專利名稱：3,4-雙(1-氫-5-四唑基)氧化呋咱含能離子鹽及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及3，4_雙(I-氫-5-四唑基)氧化呋咱，3，4_雙(1_氫_5_四唑基)氧化呋咱含能離子鹽及其制備方法，屬于含能材料技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
高能量密度材料(HEDM) —直受到人們的極大關(guān)注，其中富氮含能離子鹽近年來(lái)成為高能量密度材料研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)之一?；陔x子鹽的含能材料與其分子類似物相比具有蒸汽壓低(加工過程中產(chǎn)生的毒性蒸汽小)，密度高，熱穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)。使用氮含量高的陰離子和陽(yáng)離子可以得到具有較高生成焓和密度的含能離子鹽，這是因?yàn)樗鼈兒写罅亢艿腘-N和C-N鍵。此外，富氮化合物分解主要生成氮?dú)?，這使得它們成為環(huán)境友好型 高能材料應(yīng)用的候選物。作為一類富氮化合物，四唑被廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥，分子識(shí)別，有機(jī)催化，過渡金屬催化以及含能材料。四唑具有含氮量高，易于制備，生成焓高，熱穩(wěn)定性好的特點(diǎn)。文獻(xiàn)報(bào)道了大量四唑類含能離子鹽，如氨基四唑鹽，氰基四唑鹽，硝基四唑鹽，N，N-雙四唑胺鹽，5-偕二硝基四唑鹽，偶氮雙四唑鹽。部分四唑含能離子鹽具有很好的爆轟性能，如N，N-雙四唑胺雙肼鹽[爆速(vD) = 9926ms4], 5-硝基胍四唑三氨基四唑鹽[爆速(vD) = 9469m s4]。氧化呋咱在生物化學(xué)中占有重要地位，如生理學(xué)條件下的NO供體，抗癌試劑，同樣它們?cè)诤懿牧现幸舶l(fā)揮著重要作用。氧化呋咱環(huán)被認(rèn)為是設(shè)計(jì)新型高密度高能材料非常有用的子結(jié)構(gòu)。由于氧化呋咱環(huán)的高生成焓，引入呋咱環(huán)可以提高爆轟性能。但氧化呋咱環(huán)中不存在酸性氫，這使得它們不能直接作為布朗斯特酸，即不能與路易斯堿發(fā)生反應(yīng)，因此，它們不能直接用做含能離子鹽的陰離子。如果將帶酸性氫的四唑環(huán)引入氧化呋咱環(huán)則可以解決這一問題。此外，芳香性的四唑環(huán)與氧化呋咱環(huán)相連可以通過共軛結(jié)構(gòu)改善氧化呋咱的穩(wěn)定性，降低感度和提高熱穩(wěn)定性，四唑失去質(zhì)子后這一作用將更為明顯。本發(fā)明設(shè)計(jì)并合成了富氮的3，4_雙(I-氫-5-四唑基)氧化呋咱及其含能離子鹽，該類含能離子鹽具有極佳的熱穩(wěn)定性和較低的撞擊感度，可用于含能材料領(lǐng)域。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供3，4-雙(I-氫-5-四唑基)氧化呋咱，3，4_雙(1_氫_5_四唑基)氧化呋咱含能離子鹽及其制備方法，得到了一類具有較好熱穩(wěn)定性的富氮含能材料。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的本發(fā)明的3，4_雙(I-氫-5-四唑基)氧化呋咱及其含能離子鹽，其通式如下
權(quán)利要求
1.可用于含能材料領(lǐng)域的3，4_雙(I-氫-5-四唑基)氧化呋咱及其含能離子鹽，其具有如下的結(jié)構(gòu)
2.根據(jù)權(quán)利要求2所述的3，4_雙(I-氫-5-四唑基)氧化呋咱的合成方法，其特征在于反應(yīng)溶劑為DMF ;反應(yīng)時(shí)間為4-12小時(shí)；催化劑為氯化銨，吡啶鹽酸鹽，苯胺鹽酸鹽或四甲基溴化胺；催化劑與3，4-二氰基氧化呋咱的摩爾比為I : I #&乂與3，4-二氰基氧化呋咱的摩爾比為4 1-2.2 I ;反應(yīng)溫度為70-110°C。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的3，4-雙(I-氫-5-四唑基)氧化呋咱含能離子鹽的合成方法，其特征在于(1)3，4_雙(I-氫-5-四唑基)氧化呋咱與相應(yīng)的堿在水中，甲醇或乙醇中反應(yīng)l_2h后蒸除溶劑即得相應(yīng)含能離子鹽；或(2) 3，4-雙(I-氫-5-四唑基)氧化呋咱鋇鹽與相應(yīng)的硫酸鹽(部分通過鹵鹽與AgSO4發(fā)生置換反應(yīng)制備)在水中反應(yīng)l_2h后過濾BaSO4沉淀后濃縮濾液即得相應(yīng)含能離子鹽。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的3，4-雙(I-氫-5-四唑基)氧化呋咱含能離子鹽的合成方法，其特征在于當(dāng)3，4_雙(I-氫-5-四唑基)氧化呋咱與堿直接反應(yīng)時(shí)反應(yīng)溶劑可以是水，甲醇或乙醇；通過置換反應(yīng)制備離子鹽時(shí)所用金屬鹽為3，4-雙(I-氫-5-四唑基)氧化呋咱鋇鹽；反應(yīng)時(shí)間為l_2h。
全文摘要
本發(fā)明的3,4-雙(1-氫-5-四唑基)氧化呋咱含能離子鹽及其制備方法，屬于含能材料技術(shù)領(lǐng)域。其合成方法為3,4-雙(1-氫-5-四唑基)氧化呋咱與等摩爾的有機(jī)堿發(fā)生酸堿中和反應(yīng)得到相應(yīng)的含能離子鹽或3,4-雙(5-四唑基)氧化呋咱鋇鹽與等摩爾的相應(yīng)陽(yáng)離子的硫酸鹽(部分硫酸鹽通過氯鹽或碘鹽與硫酸銀反應(yīng)制備)，過濾沉淀后濾液蒸除溶劑即得目標(biāo)產(chǎn)物。本發(fā)明合成方法簡(jiǎn)單，易于工業(yè)化。所涉及的16個(gè)含能離子鹽具有較好的熱穩(wěn)定性，所有含能離子鹽的計(jì)算爆轟性能遠(yuǎn)優(yōu)于TNT，部分化合物的爆轟性能接近于RDX，而撞擊感度低于RDX，可作為RDX的綠色替代物。
文檔編號(hào)C07D413/14GK102952124SQ20111024447
公開日2013年3月6日 申請(qǐng)日期2011年8月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月23日
發(fā)明者周智明, 黃海豐, 梁麗軒, 宋靳紅, 王凱, 曹丹, 卞成明 申請(qǐng)人:北京理工大學(xué)