[发明专利]一种3-(3-硝基-1,2,4-三唑-5-基)-氮杂斯德酮的合成方法

说明书

本发明提供了一种3‑(3‑硝基‑1,2,4‑三唑‑5‑基)‑氮杂斯德酮的合成方法，属于含能材料的制备技术领域。本发明提供的3‑(3‑硝基‑1,2,4‑三唑‑5‑基)‑氮杂斯德酮的合成方法是以5‑(硝基溴亚甲基肼基)‑3‑硝基‑1,2,4‑三唑为原料，经硝酸盐催化环化反应，直接得到目标化合物。本发明提供的合成方法具备反应条件温和，且目标产物总收率高的优点，可大幅度提高反应的总收率和选择性。本发明方法可为该含能化合物在发射药、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3-(3-硝基-1,2,4-三唑-5-基)-氮杂斯德酮的合成方法。

背景技术

氮杂斯德酮结构是一种内鎓结构的氮氧五元杂环，其氮氧含量高达86.03％、氧平衡为零。该结构类化合物的分子活性氧高于含能材料领域内其他骨架如四唑环和呋咱环等，所含N-O、C-O键在被激发时可以释放出大量能量，能有效地改善含能化合物的密度，提升含能分子的爆轰性能，是构建新型高能量密度化合物非常理想的结构单元。

Dalinger等人(《azasydnone–novel“green”building block fordesigning highenergetic compounds，2018，J.Mater.Chem.A2018,6,18669–18676》)公开了一种3-(4-硝基苯-1-基)氮杂斯德酮的合成方法和部分性能数据。其中记载该化合物的爆速为6440ms^-1，爆压为17.4GPa，但是密度和能量较低，密度仅为1.65gcm^-3。

为提升氮杂斯德酮类含能化合物的能量性能，开启氮杂斯德酮结构含能化合物新的发展方向。Gettings等人(《Heterocyclic Nitrilimines and Their Use in theSynthesis of Complex High-Nitrogen Materials，2021，Inorg.Chem.2021,60,11,7607–7611》)公开了一种3-氮杂斯德酮基-5-硝基-1,2,4-三唑的合成方法和部分性能数据。该文献中的合成方法主要利用3-硝基-1,2,4-三唑甲醛腙与硝酸铵作用时的环化反应合成3-氮杂斯德酮基-5-硝基-1,2,4-三唑。然而，利用硝酸铵催化环化过程存在难于精确控制环化反应过程，会同时产生较多副产物，使得3-氮杂斯德酮基-5-硝基-1,2,4-三唑的收率和选择性一直不高。

针对现有技术的缺陷或不足，如何提供一种3-氮杂斯德酮基-5-硝基-1,2,4-三唑的新的合成方法，以期提升反应的选择性和产物的得率，成为亟待解决的技术问题。

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3-(3-硝基-1,2,4-三唑-5-基)-氮杂斯德酮的合成方法。本发明的技术目的在于：提供一种反应选择性好、得率高的3-(3-硝基-1,2,4-三唑-5-基)-氮杂斯德酮合成方法，能够使得目标产物的收率达到85％以上。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种3-(3-硝基-1,2,4-三唑-5-基)-氮杂斯德酮的合成方法，包括如下步骤：

(1)将5-(硝基溴亚甲基肼基)-3-硝基-1,2,4-三唑溶于有机溶剂中，然后向其中加入硝酸盐，于室温下进行反应；其中，所述硝酸盐与5-(硝基溴亚甲基肼基)-3-硝基-1,2,4-三唑的摩尔比为1.0～2.2:1；

(2)待反应完毕后，过滤出沉淀，滤液经蒸发、重结晶，得到3-(3-硝基-1,2,4-三唑-5-基)-氮杂斯德酮。