[发明专利]一种4-硝基5-硝胺吡唑的合成方法

说明书

本发明提供了一种4‑硝基‑5‑硝胺吡唑的合成方法，属于含能材料的制备技术领域。本发明提供的含能材料的合成方法是以3‑氨基吡唑为原料，经乙酰化和硝化反应即可直接得到目标化合物4‑硝基‑5‑硝胺吡唑。本发明仅通过上述两步反应即可得到目标化合物，不仅缩短了反应步骤，而且大幅度提高了反应的总收率，其合成工艺简单，制备成本低，不使用高毒性的有机溶剂，安全性好，同时目标产物的总收率可高达85～89％，不需要特殊的纯化步骤，纯度即可达99.8％以上，易于放大化生产，可为其在发射药推进剂及炸药领域的实际应用奠定坚实基础。

技术领域

本发明属于含能材料的制备技术领域，具体涉及一种4-硝基-5-硝胺吡唑的合成方法。

背景技术

含能材料是武器系统不可或缺的材料之一，是实现武器系统打击目标的动力和毁伤源泉。含能材料能量水平的高低直接影响到武器系统的性能，然而在提高含能材料能量的同时，其感度往往会增加、热稳定性降低。研发兼具能量高、感度低和热稳定性好的含能化合物一直是含能材料领域的研究热点，而该领域的研究也充满了挑战。到目前为止，具有上述性能特征的含能化合物比较有限，典型的有三氨基三硝基苯(TATB)、2,6二氨基3,5-二硝基吡嗪-l-氧化物(LLM-105)等。因此，发展新型同时具有高能量、低感度和良好热稳定性的含能化合物具有重要的意义。

近年来，4-氨基-3,5-二硝基吡唑(LLM-116)、3-氨基-4,5-二硝基吡唑等因其自身良好的性能及其在构建高能低感氮杂稠环类含能化合物中的重要性，而受到国内外的广泛关注。它们既可以作为高能低感的单质含能材料，也是合成4-重氮基-双(4-氨基-3，5-二硝基吡唑-1-基)吡唑(LLM-226)、4-氨基-3,7,8-三硝基吡唑[1,5-a][1,2,4]三嗪(PTX，J.Mater.Chem.A，2015，3，17963–17965)、7,8-二硝基吡唑[1,5-a][1,3,5]三嗪-2,4-二胺(CN112851681)等高能低感含能化合物不可或缺的原料。

目前，4-氨基-3,5-二硝基吡唑(LLM-116)和3-氨基-4,5-二硝基吡唑的结构中高能单元为C-NO₂，其能量水平低于N-NO₂。而且，它们的合成工艺存在一些问题：(1)合成反应路线过长，所用试剂毒性相对较大，反应条件不够温和，总收率不足15％，很难应用于实际生产中(Russian Chemical Bulletin，2010，59(8)，1631-1638；)；(2)原料成本高、总体收率仍不甚理想(CN112574213；Synlett，2022，33(01)，88-92)。

综上所述，本领域亟需研发出一种含高能N-NO₂单元的硝基吡唑含能材料及其成本低、收率高的新型合成方法，为其实际应用及规模化生产奠定物质基础。

发明内容

本发明就是为了解决上述技术问题，从而提供一种4-硝基5-硝胺吡唑的合成方法。本发明的技术目的在于：提供一种成本低、收率高、易于工艺放大的4-硝基-5-硝胺吡唑的合成方法。本发明的合成方法不仅成本低，不使用高毒性的有机溶剂，而且能够使得目标产物的收率达到85～89％，纯度达到99.8％以上。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种4-硝基-5-硝胺吡唑的合成方法，包括如下步骤：

(1)将3-氨基吡唑置于乙酸中，搅拌溶解，然后向其中滴加乙酸酐，升温至95～120℃进行反应；

(2)反应完毕后，蒸馏除去乙酸，降温后析出固体，过滤，对过滤后的固相进行洗涤，干燥得到固体产物A；

(3)对滤液进行萃取、重结晶，得到固体产物B，合并固体产物A和固体产物B，得到乙酰化中间体；