CN103333159A - 2,4,6-三(5-氨基四唑)-1,3,5-三嗪化合物及其制备方法 - Google Patents

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CN103333159A CN2013102238429A CN201310223842A CN103333159A CN 103333159 A CN103333159 A CN 103333159A CN 2013102238429 A CN2013102238429 A CN 2013102238429A CN 201310223842 A CN201310223842 A CN 201310223842A CN 103333159 A CN103333159 A CN 103333159A
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郝晓春
毕福强
卜建华
丁可伟
刘愆
纪晓唐
许诚
肖啸
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Xian Modern Chemistry Research Institute
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Abstract

本发明属于高氮含能化合物领域，提供了2,4,6-三(5-氨基四唑)-1,3,5-三嗪化合物，结构式如下所示：

Description

2,4,6-三(5-氨基四唑)-1,3,5-三嗪化合物及其制备方法
技术领域
本发明属于高氮含能化合物领域，涉及三嗪化合物，具体涉及2,4,6-三(5-氨基四唑)-1,3,5-三嗪化合物及其制备方法。
背景技术
高氮含能化合物通常是指分子中的氮含量50%的化合物，主要包括三（四）嗪、高氮呋咱和三（四）唑等化合物。该类化合物具有较高的密度含量，化合物分子中含有大量的N-N、N=N、C-N、C=N键使整个分子具有高的正生成焓，是化学能量的主要来源，化合物分子中的高氮低碳氢含量的特点使其易达到氧平衡。
三嗪化合物具有较高的生成热，且含氮量较高，但其2，4，6位为硝基、硝氨基、叠氮基等含能取代基时，热稳定性较差，感度较高，限制了三嗪化合物在含能材料中的应用。
《Synthesis of nitrogen-rich carbon nitride networks from an energetic》,Chem.Mater,2000,12,3906-3912页一文中公开了2,4,6-三叠氮基-1,3,5-三嗪的结构和合成方法，其结构式如下所示：
2，4，6-三叠氮基-1，3，5-三嗪是一种高氮的含能材料，但是其稳定性极差，对碰撞、摩擦、火花都非常敏感，不具有实用价值。
发明内容
针对现有技术存在的缺陷与不足，本发明的目的是提供一种高含氮量并且热稳定性良好的高氮含能化合物。
为了实现上述技术任务，本发明采用如下技术方案予以实现：
2,4,6-三(5-氨基四唑)-1,3,5-三嗪化合物，结构式如下所示：
Figure BDA00003309650700021
2,4,6-三(5-氨基四唑)-1,3,5-三嗪化合物的制备方法，该方法按照以下步骤进行：
步骤一，将5-氨基四唑和三乙胺加入溶剂中溶解；
步骤二，在0℃下，加入2，4，6-三氯-1，3，5-三嗪，在加料的过程中采用冰浴控制反应温度在0～10℃，加完料后撤去冰浴反应2h，然后升温至回流温度反应，采用薄层色谱法监测反应的进行，待原料2，4，6-三氯-1，3，5-三嗪消失后，将加热仪器撤去，结束反应，反应式如下所示：
Figure BDA00003309650700022
步骤三，反应完毕后，待反应液降至15℃后，真空除去乙腈溶液，得到的固体分别依次用质量浓度为5%的稀盐酸、乙醇和丙酮洗涤，过滤，干燥，得到白色固体产物。
步骤一中所述的溶剂为乙腈或四氢呋喃。
本发明与现有技术相比较，具有如下有益技术效果：
本发明的2,4,6-三(5-氨基四唑)-1,3,5-三嗪化合物分解温度高达296.6℃，热稳定性良好。2,4,6-三(5-氨基四唑)-1,3,5-三嗪化合物可作为固体火箭燃料组分、炸药组分及燃气发生器，使其在固体推进剂、气体发生剂、炸药、烟火药等方面具有很大的应用前景。
具体实施方式
以下给出本发明的具体实施例，需要说明的是本发明并不局限于以下具体实施例，凡在本申请技术方案基础上做的等同变换均落入本发明的保护范围。
实施例1：
将1.404g（16.7mmol）5-氨基四唑和1.2mL三乙胺加入100mL乙腈中溶解，反应瓶内可以看到白色固体逐渐溶于乙腈中，加入三乙胺后，反应瓶内有少量气泡冒出；
在0℃下，加入0.512g（2.78mmol）2，4，6-三氯-1，3，5-三嗪，在加料的过程中采用冰浴控制反应温度在0～10℃，加完料后撤去冰浴反应2h，然后升温至回流温度反应，在这个过程中，加入的2，4，6-三氯-1，3，5-三嗪开始大部分悬浮于反应液上，随着反应的进行，2，4，6-三氯-1，3，5-三嗪悬浮的固体逐渐减少，随之有较细的白色粉末生成。采用薄层色谱法监测反应的进行，6h后原料2，4，6-三氯-1，3，5-三嗪的点消失后，将加热仪器撤去，结束反应；
反应完毕后，待反应液降至15℃后，真空除去乙腈溶液，得到的固体分别依次用100mL质量浓度为5%的稀盐酸、120mL乙醇和100mL丙酮洗涤，过滤，干燥，得到白色固体产物0.516g，产率为55.8%，纯度为97.4%（HPLC）。
结构鉴定：
元素分析(%)：C6H6N18·2H2O：理论值：C19.68,H2.75,N68.84实测值：C20.68,H2.65,N69.22；
红外光谱：IR(KBr,cm-1),υ：3426,1635,1526,1472,1425；
质谱：MALDI-TOF-MS:m/z331[M+H]；
核磁光谱：13CNMR(DMSO-d6,500MHz),δ：162.4,151.1；
        1HNMR(DMSO-d6,500MHz),δ：12.0,11.5。
上述结构鉴定数据证实所得到物质是2,4,6-三(5-氨基四唑)-1,3,5-三嗪。
产物2,4,6-三(5-氨基四唑)-1,3,5-三嗪的性能：
外观：白色粉末状固体；
溶解度：溶于二甲基亚砜，N,N-二甲基甲酰胺；
分解温度峰值：296.6℃。
实施例2：
将1.386g（16.5mmol）5-氨基四唑、2.0mL氨水加入100mL乙腈溶解；
在0℃下，加入0.506g（2.74mmol）2，4，6-三氯-1，3，5-三嗪，在加料的过程中采用冰浴控制反应温度在0～10℃，加料结束后，撤去冰浴后反应2h，然后升温至回流反应，采用薄层色谱法监测反应的进行，6h后原料2，4，6-三氯-1，3，5-三嗪的点消失后，将加热仪器撤去，结束反应；
反应完毕后，待反应液降至15℃后，真空除去乙腈溶液，得到的固体分别依次用100mL质量浓度为5%的稀盐酸、120mL乙醇和100mL丙酮洗涤，过滤，干燥，得到白色固体产物0.402g，产率44.0%，纯度为97.0%（HPLC）。
本实施例制备过程中的反应现象与实施例1相同。
本实施例制得的产物结构鉴定结果与实施例1相同。
实施例3：
将1.458g（17.4mmol）5-氨基四唑和1.2mL三乙胺加入100mL四氢呋喃中溶解；
在0℃下，加入0.523g（2.84mmol）2，4，6-三氯-1，3，5-三嗪，在加料的过程中采用冰浴控制反应温度在0～10℃，加料结束后，撤去冰浴后反应2h，然后升温至回流反应，采用薄层色谱法监测反应的进行，6h后原料2，4，6-三氯-1，3，5-三嗪的点消失后，将加热仪器撤去，结束反应；
反应完毕后，待反应液降至15℃后，真空除去乙腈溶液，得到的固体分别依次用100mL质量浓度为5%的稀盐酸、120mL乙醇、100mL丙酮洗涤，过滤，干燥，得到白色固体产物0.389g，产率41.2%，纯度为97.1%（HPLC）。
本实施例制备过程中的反应现象与实施例1相同。
本实施例制得的产物结构鉴定结果与实施例1相同。
实施例4：
将0.722g（8.6mmol）5-氨基四唑和1.2mL三乙胺加入100mL四氢呋喃溶解；
在0℃下，加入0.518g（2.81mmol）2，4，6-三氯-1，3，5-三嗪，在加料的过程中采用冰浴控制反应温度在0～10℃，加料结束后，撤去冰浴后反应2h，然后升温至回流反应，24h后原料2，4，6-三氯-1，3，5-三嗪的点消失后，将加热仪器撤去，结束反应；
反应完毕后，待反应液降至15℃后，真空除去乙腈溶液，得到的固体分别依次用100mL5%稀盐酸、120mL乙醇、100mL丙酮洗涤，过滤，干燥，得到白色固体产物0.320g，产率34.2%，纯度为96.5%（HPLC）。
本实施例制备过程中的反应现象与实施例1相同。
本实施例制得的产物结构鉴定结果与实施例1相同。

Claims (3)

1.2,4,6-三(5-氨基四唑)-1,3,5-三嗪化合物，其特征在于，结构式如下所示： 
。
2.如权利要求1所述的2,4,6-三(5-氨基四唑)-1,3,5-三嗪化合物的制备方法，其特征在于，该方法按照以下步骤进行： 
步骤一，将5-氨基四唑和三乙胺加入溶剂中溶解； 
步骤二，在0℃下，加入2，4，6-三氯-1，3，5-三嗪，在加料的过程中采用冰浴控制反应温度在0～10℃，加完料后撤去冰浴反应2h，然后升温至回流温度反应，采用薄层色谱法监测反应的进行，待原料2，4，6-三氯-1，3，5-三嗪消失后，将加热仪器撤去，结束反应，反应式如下所示： 
Figure FDA00003309650600012
步骤三，反应完毕后，待反应液降至15℃后，真空除去乙腈溶液，得到的固体分别依次用质量浓度为5%的稀盐酸、乙醇和丙酮洗涤，过滤，干燥，得到白色固体产物。 
3.如权利要求2所述的2、2,4,6-三(5-氨基四唑)-1,3,5-三嗪化合物的制备方法，其特征在于，步骤一中所述的溶剂为乙腈或四氢呋喃。 
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CN106565390A (zh) * 2016-10-21 2017-04-19 重庆大学 一种可电控燃烧的固体推进剂及其制备方法

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