化合物3,5-二氨基-2,6-二硝基吡嗪-1-氧化物及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明的實(shí)施方式設(shè)及有機(jī)合成領(lǐng)域，更具體地，本發(fā)明的實(shí)施方式設(shè)及一種化 合物3, 5-二氨基-2, 6-二硝基化嗦-1-氧化物及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 現(xiàn)代武器要求含能材料在具有盡可能高能量的同時(shí)，具有盡可能好的安全性。 能量高于1，3, 5-S氨基-2, 4, 6-S硝基苯燈ATB)的純感高能材料是人們追求的目標(biāo)。 2, 6-二氨基-3, 5-二硝基化嗦-1氧化物化LM-105)是含能材料研究領(lǐng)域的一個(gè)突破，其晶 體密度高（1. 913g/cm3)，爆速為 8560m's1，比沖為 2212. 68N's/kg(7MPa)，能量比TATB高出 20%，耐熱性能與TATB接近值SC放熱峰值為354°C)，優(yōu)于大多數(shù)高能單質(zhì)炸藥，對(duì)撞擊、 火花、摩擦、沖擊波純感，與銅、侶、不誘鋼及RDX等相容性良好，有望作為純感引發(fā)藥、傳爆 藥及特殊武器主裝藥，在武器應(yīng)用上前景廣闊。
[0003] 鑒于2, 6-二氨基-3, 5-二硝基化嗦-1氧化物化LM-105)的優(yōu)越性能，開發(fā)基于 化嗦骨架結(jié)構(gòu)與LLM-105性能相近或更優(yōu)，工藝成本更低，合成操作更加簡(jiǎn)單的單質(zhì)炸藥， 具有重要的應(yīng)用價(jià)值。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于提供一種高能純感單質(zhì)炸藥3, 5-二氨基-2, 6-二硝基-化 嗦-1-氧化物及其合成方法。該氧化物與LLM-105相比，具有更高的能量，且其合成所用原 料和溶劑成本更低，對(duì)人、設(shè)備和環(huán)境危害更小。
[0005] 本發(fā)明W2, 6-二氯化嗦為原料，合成3, 5-二氨基-2, 6-二硝基-化嗦-1-氧化 物，進(jìn)而開發(fā)出一種具有廣泛適用性、反應(yīng)溫和、操作簡(jiǎn)單的3, 5-二氨基-2, 6-二硝基-化 嗦-1-氧化物合成方法。W期在純感引發(fā)藥、傳爆藥及火工品等領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用。
[0006] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的一種實(shí)施方式采用W下技術(shù)方案：
[0007] -種化合物3, 5-二氨基-2, 6-二硝基化嗦-1-氧化物，它的結(jié)構(gòu)式為：
[0008]
[0009] 上述化合物3, 5-二氨基-2, 6-二硝基化嗦-1-氧化物的制備方法是W2, 6-二氯 化嗦為起始原料，經(jīng)過(guò)氧化、取代、硝化、取代四步反應(yīng)，生成3, 5-二氨基-2, 6-二硝基-化 嗦-1-氧化物。該制備方法的反應(yīng)式如下：
[0010]
具體包括W下步驟：
[0011] a、合成3, 5-二氯化嗦-1-氧化物（式（III)化合物）
[0012] 在溫度-10~50°C條件下，將2, 6-二氯化嗦（式（II)化合物）溶于濃硫酸中，所 述2, 6-二氯化嗦與濃硫酸的質(zhì)量體積比為Ig:巧~20)ml，接著多次緩慢加入足量過(guò)氧化 氨水溶液，加完后將反應(yīng)體系升溫至0~50°C反應(yīng)10~4她，然后將反應(yīng)體系降溫至室溫 后傾入冰中，依次經(jīng)萃取、洗涂、干燥和蒸干溶劑，得到3, 5-二氯化嗦-1-氧化物；
[0013]b、合成3, 5-二甲氧基化嗦-1-氧化物（式（IV)化合物）
[0014] 在溫度0~60°C條件下，將足量醇鋼溶于相應(yīng)醇中，然后緩慢加入3, 5-二氯化 嗦-1-氧化物，加完后將反應(yīng)體系升溫至10~80°C保持IOmin~她，接著將反應(yīng)體系降溫 至室溫后傾入冰中，依次經(jīng)萃取、洗涂、干燥和蒸干溶劑，得到3, 5-二甲氧基化嗦-1-氧化 物；
[0015] C、合成3, 5-二甲氧基-2, 6-二硝基化嗦-1-氧化物（式（V)化合物）
[0016] 在溫度-10~20°C條件下，向硫酸中緩慢加入3, 5-二甲氧基化嗦-1-氧化 物，攬拌至完全溶解后，緩慢加入足量濃度為90 %~100 %的發(fā)煙硝酸，加完后反應(yīng)體系 于-5°C~室溫的溫度條件下保持2~lOh，然后將反應(yīng)體系傾入冰中，依次經(jīng)過(guò)濾、洗涂和 干燥，得到3, 5-二甲氧基-2, 6-二硝基化嗦-1-氧化物；
[0017]t合成3, 5-二氨基-2, 6-二硝基化嗦-1-氧化物（式（I)化合物）
[0018] 室溫下，將3, 5-二甲氧基-2, 6-二硝基化嗦-1-氧化物加入乙臘中攬拌均勻，然 后加入足量液氨或氨氣溶液后升溫至50~80°C反應(yīng)1~化，接著將反應(yīng)體系降溫至室溫， 經(jīng)過(guò)濾、洗涂和干燥后得到3, 5-二氨基-2, 6-二硝基化嗦-1-氧化物。
[0019] 步驟a中所述濃硫酸為硫酸質(zhì)量含量90 %~98 %的濃硫酸。步驟a中的過(guò)氧化 氨為催化劑。
[0020] 步驟a中所述2, 6-二氯化嗦與過(guò)氧化氨的摩爾比為1: (1~5)。
[0021] 步驟b中所述醇鋼為甲醇鋼或者乙醇鋼。
[0022] 步驟b中所述3, 5-二氯化嗦-1-氧化物與醇鋼的摩爾比為1: (2~5)。
[0023] 步驟C中所述硫酸為硫酸質(zhì)量含量90%~98%的濃硫酸或者S〇3質(zhì)量含量 20 %~50 %的發(fā)煙硫酸。
[0024] 步驟C中所述3, 5-二甲氧基化嗦-1-氧化物與發(fā)煙硝酸的物質(zhì)的量比為1: (3~ 50)。
[0025] 步驟d中所述氨氣溶液是指氨水或者氨氣的有機(jī)溶液。有機(jī)溶劑可W采用如甲 醇、乙醇、乙二醇、乙臘等。
[0026] 步驟d中所述3, 5-二甲氧基-2, 6-二硝基化嗦-1-氧化物與液氨或氨氣溶液中 氨氣的物質(zhì)的量之比為1: (2~50)。
[0027] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果之一是：基于氧化化嗦結(jié)構(gòu)的高能純感單質(zhì) 炸藥除LLM-105外報(bào)道的不多，3, 5-二氨基-2, 6-二硝基化嗦-1-氧化物的合成尚未見報(bào) 道，本專利提供一種3, 5-二氨基-2, 6-二硝基化嗦-1-氧化物及其有效的合成方法。計(jì)算 表明3, 5-二氨基-2, 6-二硝基-化嗦-1-氧化物具有更高的能量（標(biāo)準(zhǔn)生成洽為169. 4kJ/ mol)，更優(yōu)的爆烘性能（實(shí)測(cè)密度：1. 935g/cm3;計(jì)算爆速：9070m/s;計(jì)算爆壓：36. 9GPa)， 具有很大的潛在應(yīng)用價(jià)值。
【附圖說(shuō)明】
[0028] 圖1為3, 5-二氨基-2, 6-二硝基化嗦-1-氧化物的核磁氨譜。
[0029] 圖2為3, 5-二氨基-2, 6-二硝基化嗦-1-氧化物核磁碳譜。
[0030] 圖3為3, 5-二氨基-2, 6-二硝基化嗦-1-氧化物質(zhì)譜。
【具體實(shí)施方式】
[0031] 為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，W下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì) 本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用W解釋本發(fā)明，并 不用于限定本發(fā)明。
[0032] 實(shí)施例1
[003引在0°C條件下，將1. 5g(IOmmoU2, 6-二氯化嗦加入30血濃硫酸（硫酸質(zhì)量濃度： 95% )中攬拌，30分鐘內(nèi)緩慢加入1. 5mmol過(guò)氧化氨溶液（過(guò)氧化氨質(zhì)量分?jǐn)?shù)：50% )，加 完后將反應(yīng)體系升至室溫?cái)埌?化后，傾入冰中，（4次X50mL/次）乙酸乙醋萃取、IOmL飽 和食鹽水洗涂、1. 4g(l0mm0l)無(wú)水硫酸鋼干燥、過(guò)濾，蒸干溶劑后得到3, 5-二氯化嗦-1-氧 化物，收率89. 0%。
[0034]在30°C條件下，將0. 98g(18mm〇U甲醇鋼攬拌溶于15mL無(wú)水甲醇中，緩慢加入制 備得到的3, 5-二氯化嗦-1-氧化物，加完后反應(yīng)體系升溫至60°C，保持30min。降至室溫 后傾入30g冰中，（4次X50血/次）乙酸乙醋萃取、10血飽和食鹽水洗涂、1.5g無(wú)水硫酸 鋼干燥、過(guò)濾，蒸干溶劑后得到3, 5-二甲氧基化嗦-1-氧化物，收率90%。
[003引在0°C條件下，向4. 5血發(fā)煙硫酸（S03質(zhì)量含量：20% )中加入 0. 64g(4mmol)3, 5-二甲氧基化嗦-1-氧化物，攬拌至完全溶解后，緩慢加入28mmol95%發(fā) 煙硝酸（即硝酸質(zhì)量濃度為95% )。加完后反應(yīng)體系于0°C攬拌化。傾入冰中，析出黃色 固體，過(guò)濾、50mL水洗涂、自然干燥后得到3, 5-二甲氧基-2, 6-二硝基化嗦-1-氧化物，收 率 70%。
[0036] 在室溫條件下將0. 5g(2mmol) 3, 5-二甲氧基-2, 6-二硝基化嗦-1-氧化物加入 3血乙臘中攬拌，加入0. 56g(l〇mm〇l)濃氨水（氨氣水溶液，質(zhì)量濃度為28% )后升溫至 60°C攬拌化。降至室溫后過(guò)濾、10血乙臘洗涂、自然干燥后得到3, 5-二氨基-2, 6-二硝基 化嗦-1-氧化物，收率80%。產(chǎn)物分析圖譜如圖1~圖3所示。
[0037] 實(shí)施例2
[0038] 在50°C條件下，將I. 5g(IOmmol) 2, 6-二氯化嗦加入20血濃硫酸（硫酸質(zhì)量濃度： 98% )中攬拌，20分鐘內(nèi)緩慢加入1. 5mmol過(guò)氧化氨溶液（過(guò)氧化氨質(zhì)量分?jǐn)?shù)：50% )，加 完后將反應(yīng)體系升至〇°C攬拌4化后，傾入冰中，（4次X50mL/次）乙酸乙醋萃取、10血飽 和食鹽水洗涂、1. 4g(l〇mm〇l)無(wú)水硫酸鋼干燥、過(guò)濾，蒸干溶劑后得到3, 5-二氯化嗦-1-氧 化物，收率70. 0%。
[003引在60°C條件下，將2. 45