[发明专利]一种硝仿官能团取代的多硝基唑类含能化合物及其应用

说明书

本发明涉及一种硝仿官能团取代的多硝基唑类含能化合物及其应用，属于含能材料技术领域。通过将多硝基唑类含能化合物溶于乙酸乙酯中，然后滴加重氮丙酮，在乙酸乙酯作溶剂中重氮丙酮与极度缺电子的多硝基唑类化合物的NH位在温和条件下，迅速高效的得到丙酮基团取代的中间产物；最后所述中间产物经硝化后得到一种硝仿官能团取代的多硝基唑类含能化合物。所述化合物具有高密度、高氧平衡和良好的爆轰性能。

技术领域

本发明涉及一种硝仿官能团取代的多硝基唑类含能化合物及其应用，属于含能材料技术领域。

背景技术

含能材料是指在一定的外界能量刺激下，能自身发生激烈氧化还原反应，并释放大量能量的化合物。近年来随着对高性能高密度能量材料的不断追求，以硝基唑类为代表的多氮化合物受到越来越多的关注。硝基唑类含能化合物的能量主要源于环结构中含有的N-N键、C-N键和N-O键等高能化学键和环张力，具有高氮低碳氢、具有较高的密度、更易达到氧平衡且燃烧产物多为环境友好的N₂，是一类新型的高能化合物。如四硝基联咪唑、三硝基吡唑、4-氨基-3,5-二硝基吡唑(LLM-116)等是近年来合成出来的一些性能优异的多硝基唑类含能化合物。上述化合物中，氮杂环骨架中含有NH位，使其具有弱酸性，对大规模的工程应用有限制，因此，进一步对NH位进行烷基化修饰，随后对其破坏性硝化，引入硝仿官能团，得到更高能量密度的含能化合物是研究的主要方向。

目前常用的NH位烷基化的方法多为在碱性条件下使用溴(氯)代丙酮的方法进行反应，该方法存在反应时间长，反应产物杂质多，需要进一步柱色谱提纯，反应活性低，且溴丙酮是一种极强的催泪试剂，对人体危害较大。因此选择一种强活性，低毒性的NH位烷基化反应试剂，随后再硝化得到硝仿取代的目标化合物，非常有必要。

重氮丙酮作为一种反应试剂，多数情况下是用于CH位烷基化反应，用于氮杂环的NH位烷基化反应，目前仅报道过多硝基的咪唑环在大量的乙醚溶剂中，与重氮丙酮反应3h，随后干燥得到产物；该方法使用的乙醚溶剂毒性较大且反应时间长；同时还存在反应不完全导致产物杂质多目标产物产率低等问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种硝仿官能团取代的多硝基唑类含能化合物及其应用，制备过程中采用低毒性的乙酸乙酯作为溶剂，反应时间短且中间产物产率高，经硝化后可得到多硝基唑类含能化合物。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种硝仿官能团取代的多硝基唑类含能化合物，所述化合物通过以下方法制备得到，所述方法步骤如下：

(1)将多硝基唑类含能化合物溶于乙酸乙酯溶剂中，随后在5～10℃下滴加重氮丙酮，滴加完毕后在20～25℃下反应20～30min，反应结束后，收集固体，得到中间产物；其中，多硝基唑类含能化合物的氮杂环骨架中含有-NH基团，重氮丙酮与多硝基唑类含能化合物中-NH基团的摩尔比≥1:1；

(2)将所述中间产物与硝硫混酸进行硝化反应，得到一种硝仿官能团取代的多硝基唑类含能化合物。

优选的，步骤(1)中，所述重氮丙酮与多硝基唑类含能化合物中-NH基团的摩尔比为1:1.1～1:1.2。

优选的，步骤(1)中，所述多硝基唑类含能化合物与乙酸乙酯的用量比为5mmol:7～10mL。

优选的，步骤(1)中，所述多硝基唑类含能化合物为三硝唑类含能化合物或四硝基唑类含能化合物。

优选的，步骤(1)中，所述多硝基唑类含能化合物为三硝基吡唑、三硝基咪唑或四硝基联咪唑。

优选的，步骤(2)中，在0～10℃下将所述中间产物加到硝硫混酸中，然后在25～30℃，反应48～72h，反应结束后过滤、固体洗涤干燥后，得到一种硝仿官能团取代的多硝基唑类含能化合物。