[发明专利]一种TAGAT的合成方法

说明书

本发明公开了一种TAGAT的合成方法。所述方法包括：(1)关环反应：草酸与1,3‑二氨基胍盐酸盐经过关环反应制得4,4’,5,5’‑四氨基‑3,3’‑联‑1,2,4‑三唑；(2)硝化反应：4,4’,5,5’‑四氨基‑3,3’‑联‑1,2,4‑三唑经硝化反应制得5,5’‑二氨基‑4,4’‑二硝胺基‑3,3’‑联‑1,2,4‑三唑；(3)交换成盐反应：选择高氮含量的碱性物质三氨基胍，经离子交换成盐反应制得5,5’‑二氨基‑4,4’‑二硝胺基‑3,3’‑联‑1,2,4‑三唑三氨基胍盐。本发明的合成过程简便，反应条件温和，且制备过程无副产物的产生，产品纯度高，收率高，可以实现大规模生产，在含能材料领域有广泛应用。

技术领域

本发明属于含能材料领域，涉及一种5,5’-二氨基-4,4’-二硝胺基-3,3’-联-1,2,4-三唑三氨基胍盐(TAGAT)的合成方法。

背景技术

目前，应用最广泛的气体发生剂是叠氮化钠/氧化剂组分，其具有燃烧温度低、燃速快、产物主要为无毒氮气等优点。但是，这类气体发生剂存在快速分解引起着火或爆炸的危险，原材料叠氮化钠的毒性极大，导致后续难处理等缺点。因此，国内外都在开展非叠氮化物类富氮化合物的研究。

三氨基胍的氮含量高达80.7％，是一种非叠氮类、富氮型、可燃性化合物。三氨基胍在酸性条件下易质子化，形成阳离子，实验证明，阳离子中电子发生离域形成大π键，其分子变得更加稳定。如与其它含能、或者强氧化性酸反应转化为盐，则可提高分子的稳定性，改善其相容性，既可作为气体发生剂组分、也可作为氧化剂应用于含能材料领域。

三氨基胍盐为离子型化合物，三氨基胍阳离子形成一个大π键，分子稳定性提高，该类化合物普遍具有高的正生成焓，分子结构中氮含量高，碳和氢的含量低，使之更容易达到氧平衡，燃烧爆炸时放气量大，产物主要为氮气、水和二氧化碳气体。

目前5,5’-二氨基-4,4’-二硝胺基-3,3’-联-1,2,4-三唑三氨基胍盐的合成已有报道(5,5′-二氨基-4,4′-二硝胺基-3,3′-联-1,2,4-三唑三氨基胍盐(TAGAT)的晶体结构及爆轰性能[J].含能材料,2020,28(7):638-643)，但其合成路线中使用了P₂O₅/H₃PO₄作为关环反应的反应体系，反应温度高，实验过程有一定的危险性，容易造成废酸污染，后处理成本较高；硝化过程使用的100％HNO₃制备过程时间较长、具有一定的危险性，同时成本较高；成盐过程使用的强碱的碱性较强，成本高而且会降低实验设备的使用寿命。

发明内容

本发明的目的在于提供一种5,5’-二氨基-4,4’-二硝胺基-3,3’-联-1,2,4-三唑三氨基胍盐(TAGAT)的合成方法。

本发明所述的5,5’-二氨基-4,4’-二硝胺基-3,3’-联-1,2,4-三唑三氨基胍盐，其结构如下：

本发明的5,5’-二氨基-4,4’-二硝胺基-3,3’-联-1,2,4-三唑三氨基胍盐的合成方法，包括以下步骤：

(1)将草酸(I)与1，3-二氨基胍盐酸盐(II)在去离子水作溶剂的反应体系下发生关环反应制备得到4,4’,5,5’-四氨基-3,3’-联-1,2,4-三唑(III)，

(2)将4,4’,5,5’-四氨基-3,3’-联-1,2,4-三唑(III)与硝化试剂在-20℃～0℃下反应制备5,5’-二氨基-4,4’-二硝胺基-3,3’-联-1,2,4-三唑(IV)，所述的硝化试剂由体积比为1：1～1：2的98％H₂SO₄和70％HNO₃组成，