[发明专利]2,2-偶氮二[4,5-双（四唑-5-基）]-1,2,3-三唑及其含能离子盐

说明书

本发明公开了一种2,2‑偶氮二[4,5‑双（四唑‑5‑基）]‑1,2,3‑三唑及其含能离子盐。其步骤为：（1）4,5‑二氰基‑2H‑1,2,3‑三唑与THA反应制得2‑氨基‑4,5‑二氰基‑1,2,3‑三唑；（2）2‑氨基‑4,5‑二氰基‑1,2,3‑三唑与叠氮化钠和溴化锌生成2‑氨基‑4,5‑双（四唑‑5‑基）‑1,2,3‑三唑；（3）2‑氨基‑4,5‑双（四唑‑5‑基）‑1,2,3‑三唑经高锰酸钾氧化制得目标化合物；（4）目标化合物经成盐反应得到相关含能离子盐。本发明中合成的化合物及其含能离子盐均具有高含氮量、正生成焓及良好的爆轰性能，且所述的合成方法工艺安全合理、反应时间短、收率高。

技术领域

本发明涉及2,2-偶氮二[4,5-双(四唑-5-基)]-1,2,3-三唑及其离子盐，属于有机含能材料技术领域。

背景技术

含能材料是火炸药技术的重要组成部分，是武器系统的动力源和毁伤威力源，其能量水平直接决定武器装备的毁伤、打击能力。近年来，人们发现富氮杂环中的N-N和N＝N键赋予骨架更高的生成焓和能量密度，且分解产物主要为N₂，是具有潜力的新型含能材料。

如何在保证优异的爆轰性能的同时，提高含能材料的稳定性，是新型含能材料的重要研究方向之一。在过去的几十年里，通过四唑和-N＝N-,-NH-,-C-,和唑类杂环等取代基的合理组合，开发了许多杂环连接或线性桥联的四唑衍生物。通过修饰连接基团，可以很容易地改变四唑衍生物的理化性质，例如，吡唑联双四唑比偶氮联双四唑表现出更好的热稳定性和不敏感性；然而，后者的爆轰性能则比前者优异很多。目前，只有少数几个联四唑衍生物能在安全性和能量之间取得平衡。因此，开发出兼具优异爆轰性能和稳定性的四唑类富氮材料，对于目前含能材料领域是十分有价值的研究。

富氮含能材料因其具有高正生成焓、高热稳定性，在高能材料、炸药和推进剂领域有良好的应用前景。四唑基团是一种典型的富氮芳环，具有惊人的高生成焓，和高氮含量(N％：80.0)，是含能化合物的重要基团之一。但是，含有四唑基团的化合物大部分热稳定性差，感度高，限制了其在实际中的应用。

偶氮基团与高氮杂芳环的结合得到了广泛的研究。偶氮基团不仅有助于含能化合物脱敏，而且显著增加了含能化合物的生成焓。当偶氮基团连接到异芳环的氮上，形成一个相当长的链式氮链，这样的长氮链可以显著提高化合物的稳定性和爆轰性能。基于长氮链的特殊性，可将长氮链作为连接四唑基团的骨架，既能保证四唑类化合物高生成焓、高爆速、高爆压等爆轰性能，又可以提高四唑类化合物的热稳定性，为四唑类富氮含能材料的设计提供了新思路。

发明内容

本发明的目的在于提供2,2-偶氮二[4,5-双(四唑-5-基)]-1,2,3-三唑及其离子盐以及合成方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

本发明的2,2-偶氮二[4,5-双(四唑-5-基)]-1,2,3-三唑，其通式为：

其含能离子盐的通式为：

本发明所述目标化合物的合成方法，包括：

步骤1)将新鲜制备的O-(对甲苯基磺酰基)乙酰氧乙酯(THA)的二氯甲烷溶液与4,5-二氰基-1,2,3-三唑铵盐1的乙腈反应制备化合物2的步骤；

步骤2)将化合物2和叠氮化钠在溴化锌作用下反应制备化合物3的步骤；

步骤3)在稀盐酸中，将化合物3与高锰酸钾反应制备化合物4的步骤；

步骤4)将化合物4与碱性溶液反应制备离子盐的步骤；