[发明专利]以DAT为原料合成1-二氟甲基-3,5-二硝基-1,2,4-三唑的方法

说明书

本发明的目的在于提供一种新型高能量密度耐热含能化合物1‑二氟甲基‑3,5‑二硝基‑1,2,4‑三唑及1‑二氟甲基‑3,5‑二硝基‑1,2,4‑三唑合成方法。属于有机含能材料及其制备技术领域，其步骤为：以3,5‑二氨基‑1,2,4‑三唑（DAT）为原料，在无机碱催化作用下与溴二氟乙酸乙酯制得中间体1‑二氟甲基‑3,5‑二氨基‑1,2,4‑三唑；在溶解有亚硝酸盐水溶液中加入中间体的硫酸溶液，发生重氮化反应得到目标产物。本发明制备过程安全简易，制备周期短，分离方法简单。

技术领域

本发明属于有机含能材料及其制备技术领域，具体涉及一种3,5-二氨基-1,2,4-三唑（DTA）为原料合成新型耐热含能材料1-二氟甲基-3,5-二硝基-1,2,4-三唑（FMNTZ）的方法。

背景技术

高能量密度是含能材料追求的永恒目标，高能量的含能材料可以显著的提高武器系统的发射能力、目标毁伤能力和增强机动性，更有利于实现武器的小型化，甚至推动新一代武器系统的变革和战争模式的改变。传统的含能材料主要是以硝基（-NO₂）为致爆基团的C、H、O、N类有机化合物，其发展的瓶颈在于晶体密度存在上限(2.2g•cm^-3)。但为了提高能量使硝基的数量增多会导致化合物的稳定性下降，影响其贮存和使用的安全性。高能量和低感度对目前的C、H、O、N类含能材料难以平衡。因此，含能材料的发展只能另辟蹊径。

在现有的高能量密度化合物中引入含氟基团可以有效地改善化合物的性能。研究发现氟原子有较大密度。其次，氟原子有一定的氧化性。同时由于氟的电负性，可以形成的较强的C-F键。加之，氟原子的引入可能会形成分子内氢键，进而进一步提高其稳定性。所以，在传统含 C、H、O、N 含能材料的基础上引入氟原子会使含能化合物的晶体密度更高、爆轰性能和耐热性更好。

综上所述，本领域亟需一种爆轰性能和耐热性能均优的含氟三唑骨架的含能化合物。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新型高能量密度耐热含能化合物1-二氟甲基-3,5-二硝基-1,2,4-三唑及1-二氟甲基-3,5-二硝基-1,2,4-三唑合成方法。

本发明以3,5-二氨基-1,2,4-三唑为原料，经过二氟甲基化、重氮化反应合成目标产物。

本发明采用如下技术方案：

一种以DAT为原料合成1-二氟甲基-3,5-二硝基-1,2,4-三唑的方法，所述1-二氟甲基-3,5-二硝基-1,2,4-三唑的结构式如式Ⅰ所示：

，式Ⅰ；

所述制备方法，包括如下步骤：

第一步，1-二氟甲基-3,5-二氨基-1,2,4-三唑的制备

将3,5-二氨基-1,2,4-三唑，碳酸钠和溴二氟乙酸乙酯加入Schlenk反应瓶中，加入丙酮溶剂，氮气置换数次后盖上橡胶塞。将反应管置于油浴锅中加热至90~110℃，磁力搅拌下反应24h。反应结束后，过滤碳酸钠固体，滤液完全冷却析出中间产物1，中间产物的主要成分为1-二氟甲基-3,5-二氨基-1,2,4-三唑。

其中，所述3,5-二氨基-1,2,4-三唑（g）：碳酸钠（g）：溴二氟乙酸乙酯（ml）：丙酮（ml）=1.4～2：1.4～1.6：3.3～4：20。

产物1的提纯是通过在DMF溶液中加热至40～60℃溶解、过滤、蒸干溶剂得到的。

其中，所述DMF（ml）=30～50。

第二步，1-二氟甲基-3,5-二硝基-1,2,4-三唑的制备