CN105111157A - 2,2’-二氨基-5,5’-二硝基-3,3’-双(1,2,4-三唑)化合物 - Google Patents

2,2’-二氨基-5,5’-二硝基-3,3’-双(1,2,4-三唑)化合物 Download PDF

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李亚南
罗义芬
王伯周
汪伟
舒远杰
张生勇
毕福强
霍欢
李祥志
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    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D249/00—Heterocyclic compounds containing five-membered rings having three nitrogen atoms as the only ring hetero atoms
    • C07D249/02—Heterocyclic compounds containing five-membered rings having three nitrogen atoms as the only ring hetero atoms not condensed with other rings
    • C07D249/08—1,2,4-Triazoles; Hydrogenated 1,2,4-triazoles
    • C07D249/10—1,2,4-Triazoles; Hydrogenated 1,2,4-triazoles with hetero atoms or with carbon atoms having three bonds to hetero atoms with at the most one bond to halogen, e.g. ester or nitrile radicals, directly attached to ring carbon atoms
    • C07D249/14—Nitrogen atoms

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Abstract

本发明公开了一种2,2’-二氨基-5,5’-二硝基-3,3’-双(1,2,4-三唑)化合物，其结构式如(I)所示：

Description

2,2’-二氨基-5,5’-二硝基-3,3’-双(1,2,4-三唑)化合物
技术领域
本发明涉及一种含能材料，具体涉及一种2,2’-二氨基-5,5’-二硝基-3,3’-双(1,2,4-三唑)化合物。
背景技术
三唑类含能化合物因分子中含有大量的C-N、N-N、C＝N和N＝N键，具有高致密性、高正的生成焓以及环境友好等特点，而成为含能材料领域的研究热点。近年来，多种硝基唑类含能化合物已经相继被合成出来，比如：3,5-二硝基吡唑、4-氨基-3,5-二硝基吡唑、3-硝基-1,2,4-三唑-5-酮、3-氨基-5-硝基-1,2,4-三唑等，硝基三唑类化合物结构中亚氨基N原子上H原子比较活泼，引入氨基可以形成分子内和分子间氢键，从而提高化合物的热稳定性，降低感度；同时由于N-NH2键的存在，可以进一步增加化合物的生成热。硝基三唑氮氨化物还可以作为含能中间体，利用氨基的反应活性，可以进一步形成偶氮基、硝氨基、三硝基乙氨基等含能基团。
AlexanderA.Dippold等人在《InsensitiveNitrogen-RichEnergeticCompoundsBasedonthe5,5’-Dinitro-3,3’-bi-1,2,4-triazol-2-ideAnion》，Eur.J.Inorg.Chem.2012,3474-3484一文中公开了5,5’-二硝基-3,3’-双(1,2,4-三唑)化合物的结构及该化合物的计算性能，其结构如(II)所示：
该化合物的计算性能：氮含量为49.6％，爆速为8413m/s，爆压为32.0GPa，生成热为285.0kJ/mol。但是该化合物氮含量较低、能量较小。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服背景技术的不足和缺陷，提供一种氮含量较高、能量较大的2,2’-二氨基-5,5’-二硝基-3,3’-双(1,2,4-三唑)化合物。
本发明的2,2’-二氨基-5,5’-二硝基-3,3’-双(1,2,4-三唑)化合物的合成路线如下：
以5,5’-二硝基-3,3’-双(1,2,4-三唑)为原料，与羟胺磺酸发生胺化反应生成2,2’-二氨基-5,5’-二硝基-3,3’-双(1,2,4-三唑)。
本发明的2,2’-二氨基-5,5’-二硝基-3,3’-双(1,2,4-三唑)化合物，其结构式如(I)所示：
本发明的2,2’-二氨基-5,5’-二硝基-3,3’-双(1,2,4-三唑)的合成方法，包括以下步骤：
在20～25℃搅拌下，依次将0.5g(2.21mmol)5,5’-二硝基-3,3’-双(1,2,4-三唑)、0.8g(7.55mol)碳酸钠加入到9.0mL水中，加热升温至70℃，滴加2.0mL含1.15g(10.18mmol)羟胺磺酸的羟胺磺酸水溶液，滴加完毕后，分批加入1.75g(20.83mol)碳酸氢钠，在温度70～75℃反应3.0h，反应液冷却至20～25℃，反应液过滤，滤饼经水洗、干燥得2,2’-二氨基-5,5’-二硝基-3,3’-双(1,2,4-三唑)。
本发明的优点
本发明的2,2’-二氨基-5,5’-二硝基-3,3’-双(1,2,4-三唑)化合物氮含量较高，其氮含量为54.7％，对比文件的5,5’-二硝基-3,3’-双(1,2,4-三唑)的氮含量为49.6％。；本发明的2,2’-二氨基-5,5’-二硝基-3,3’-双(1,2,4-三唑)化合物能量较高，计算其爆速为8923.2m/s，爆压为35.4GPa，生成热为592.1kJ/mol，爆热为5823.4kJ/kg，对比文件的5,5’-二硝基-3,3’-双(1,2,4-三唑)的计算爆速为8413.0m/s，爆压为32.0GPa，生成热为285.0kJ/mol，爆热为4888.0kJ/kg。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步详细说明。
实施例1
2,2’-二氨基-5,5’-二硝基-3,3’-双(1,2,4-三唑)的合成
在20～25℃搅拌下，依次将0.5g(2.21mmol)5,5’-二硝基-3,3’-双(1,2,4-三唑)、0.8g(7.55mol)碳酸钠加入到9.0mL水中，加热升温至70℃，滴加2.0mL含1.15g(10.18mmol)羟胺磺酸的羟胺磺酸水溶液，滴加完毕后，分批加入1.75g(20.83mol)碳酸氢钠，在温度70～75℃反应3.0h，反应液冷却至20～25℃，反应液过滤，滤饼经水洗、干燥得2,2’-二氨基-5,5’-二硝基-3,3’-双(1,2,4-三唑)0.15g，收率为26.5％。
结构鉴定：
红外光谱：IR(KBr,cm-1),υ：3332,3299,3235(-NH2),1561,1388,1312(-NO2),1626,1021,839(三唑环)
核磁光谱：1HNMR(DMSO-d6,500MHz),δ：7.520(s,4H,2NH2)；13CNMR(DMSO-d6,125MHz),δ：140.90,158.29
元素分析：分子式C4H4N10O4
理论值：C18.76,H1.57,N54.68
实测值：C18.81,H1.59,N54.63
质谱：(APCI)m/z：255[M-H]-。
上述结构鉴定数据证实得到物质确实是2,2’-二氨基-5,5’-二硝基-3,3’-双(1,2,4-三唑)。
2,2’-二氨基-5,5’-二硝基-3,3’-双(1,2,4-三唑)的性能
(1)物化性能
外观：粉色固体
溶解度：易溶于N,N-二甲基甲酰胺、乙腈、甲醇、乙醇等；微溶于三氯甲烷、石油醚、乙醚、环己烷等
密度：1.85g/cm3Gaussian09程序B3LYP方法
氮含量：54.7％
(2)爆轰性能
2,2’-二氨基-5,5’-二硝基-3,3’-双(1,2,4-三唑)的用途
本发明的2,2’-二氨基-5,5’-二硝基-3,3’-双(1,2,4-三唑)化合物具有氮含量高、正生成热大、能量高等特点，可以作为高能材料组分应用于含能材料领域。

Claims (1)

1.一种2,2’-二氨基-5,5’-二硝基-3,3’-双(1,2,4-三唑)化合物，其结构式如(I)所示：
CN201510603888.2A 2015-09-21 2015-09-21 2,2’-二氨基-5,5’-二硝基-3,3’-双(1,2,4-三唑)化合物 Pending CN105111157A (zh)

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