[发明专利]一种吡啶并氧化呋咱含能化合物及其制备方法

说明书

本发明公开了一种吡啶并氧化呋咱含能化合物及其制备方法。该方法是在一定温度下实现对4‑氨基‑2,6‑二氯‑3,5‑二硝基吡啶的叠氮化及脱氮闭环反应，反应结束后将混合物减压旋蒸，加水溶解，经萃取后有机相用无水硫酸钠干燥，过滤，滤液减压旋蒸即可。本发明合成的含能化合物结构新颖，反应条件温和，不需要特别装置、工艺和操作过程简单、生产安全可靠、产物后处理便捷、环境污染小，满足工业放大生产的基本要求；该化合物兼具四唑、氧化呋咱和氨基硝基吡啶的结构，在含能材料领域有潜在的应用，理论计算爆速达到8754 m/s。

技术领域

本发明属于炸药合成工艺技术领域，特别是涉及一种含能化合物4-氨基-5-硝基-[1,2,5]噁二唑[3,4-e]四唑[1,5-a]吡啶-3-氧化物的合成方法。

背景技术

在含能材料领域，以氧化呋咱基为爆炸基团的含能衍生物具有如下特点：1)氧化呋咱基可提供相对更高的能量密度；2)其有效氧含量高，氧化呋咱衍生物作为含能添加剂可改善体系的氧平衡；3)氧化呋咱基可赋予其衍生物环张力和高标准生成焓。若用一个氧化呋咱基代替一个硝基，密度可提高0.06～0.08g/cm³，爆速可提高300m/s。此外，杂环体系的引入，可由于分子内的微扰作用而使其原子轨道的组合大大优于碳环体系，这是因为杂原子在最低分子轨道能级中起重要作用。而额外电荷密度带来的稳定化作用常可提高炸药的耐热性能，降低炸药的机械感度。在吡啶环上引入邻位的氨基和硝基基团，以形成分子内和分子间氢键可提高含能化合物的安全性能和晶体密度；引入富氮化合物则可提高含能化合物的能量。然而，国内外的研究者对兼具四唑、氧化呋咱、氨基硝基吡啶结构的化合物鲜有报道。

J Energ Mater,2005,23(2):99-106报道一种具有四唑、氧化呋咱基的含能化合物的合成路线如下式所示。该路线是以2,6-二甲氧基吡啶为原料，经硝化、肼取代、叠氮化、热解脱氮合成出7-硝基四唑基[1,5-f]呋咱并[4,5-b]吡啶-1-氧化物(NFP)，分解点约为160℃。该法合成路线较长，且对吡啶环的取代基利用率不高。

Chin J Chem,2013,31:1299-1304报道一种具有氧化呋咱环和氨基硝基吡啶结构的含能化合物的合成路线如下式所示。该路线是以2-氯-4-氨基吡啶为原料，以乙醇/水作溶剂，经室温完成叠氮化反应，再在酸性条件下进行热解脱氮闭环得到7-氨基-6-硝基-[1,2,5]噁二唑并[3,4-b]吡啶-1-氧化物。该化合物的理论计算爆速仅为7.51km/s，无法充分发挥吡啶环系列含能化合物的爆轰性能。

发明内容

本发明的目的是提供一种吡啶并氧化呋咱含能化合物4-氨基-5-硝基-[1,2,5]噁二唑[3,4-e]四唑[1,5-a]吡啶-3-氧化物及其制备方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：

一种吡啶并氧化呋咱含能化合物(命名为4-氨基-5-硝基-[1,2,5]噁二唑[3,4-e]四唑[1,5-a]吡啶-3-氧化物)，其结构如下：

上述化合物的制备方法，包括以下步骤：

第一步，将4-氨基-2,6-二氯-3,5-二硝基吡啶溶于有机溶剂中，在室温下加入叠氮化钠，搅拌反应30min以上；

第二步，向反应混合液中加入少量浓盐酸，升温反应一段时间，待反应完成后，混合液经减压旋蒸掉溶剂，加水溶解，乙酸乙酯萃取，有机相干燥、减压蒸馏得到目标化合物。

其中，第一步中，4-氨基-2,6-二氯-3,5-二硝基吡啶和叠氮化钠的摩尔比为1:2-1:4。

第一步中，有机溶剂包括乙腈、乙酸乙酯、四氢呋喃、丙酮、甲醇、乙醇及其混合物，优选乙腈、四氢呋喃和丙酮中任意一种或其组合。