KR101600896B1 - Norbornene-Based Compounds with High Energy and Uses Thereof - Google Patents

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KR101600896B1
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norbornene
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plasticizer
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based compound
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전철호
심용균
임병욱
김동수
이창희
김진석
조수경
임영권
박은경
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국방과학연구소
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Abstract

The present invention relates to a novel high-energy norbornene-based compound and a high-energy plasticizer composition comprising the same. The norbornene-based compound of the present invention has high energy density by comprising a ring strain energy group in which an energy group is contained, and low volatility. In addition, the norbornene-based compound of the present invention has viscosity less than or equal to 66 centi -poise (cP) at 25°C and a low phase transition temperature. Therefore, the plasticizer composition comprising the norbornene-based compound of the present invention has excellent physical properties and stability capable of functioning as a high-energy plasticizer without modifying a filler, thereby being able to be effectively applied to gunpowder (composite gunpowder) or a propellant.

Description

노보넨계 화합물 및 이의 용도{Norbornene-Based Compounds with High Energy and Uses Thereof}Norbornene-based compounds and their uses {Norbornene-Based Compounds with High Energy and Uses Thereof}

본 발명은 신규한 노보넨계 화합물 및 이를 포함하는 고에너지 가소제 조성물에 관한 것이다.
The present invention relates to a novel norbornene-based compound and a high-energy plasticizer composition containing the same.

화약 및 추진제에 사용되는 바인더에 에너지기를 포함시켜 성능을 높이기 위한 다양한 시도가 수행되어 왔다. 이를 목적으로 물성을 높이기 위해 첨가하는 가소제에 니트로기와 같은 고에너지 작용기를 도입하여 왔다(참고: 대한민국 등록특허 제10-0967848, 대한민국 등록특허 제10-0365648호). 물성 증진을 위해 첨가되는 가소제에도 니트로와 같은 에너지기를 도입함으로 에너지를 높일 수 있었다. 하지만, 대부분의 화약이 극성물질이고 니트로기를 포함한 가소제 역시 극성을 띤다. 이러한 극성을 보이는 가소제들은 안정성 면에서 취약하고 화약의 변형을 초래할 수 있어 최종 제품의 물성 변화와 안정성을 저해시키는 문제점을 가지고 있다. 이에 따라, 제품 제조 시 화약 충진물의 변형을 배제시키려면 극성 가소제를 사용하지 않거나, 비극성 가소제로 대체해야 한다. 일반적으로 사용되는 비극성 가소제로 DOA, DOP 같은 것들이 있으나, 이들은 에너지기를 포함하지 않는다.Various attempts have been made to improve performance by including energy in binder used in explosives and propellants. For this purpose, a high energy functional group such as a nitro group has been introduced into a plasticizer to be added for enhancing physical properties (Reference: Korean Patent No. 10-0967848, Korean Patent No. 10-0365648). It was also possible to increase the energy by introducing an energy group such as nitro in the plasticizer added to improve the physical properties. However, most of the gunpowder is a polar material and the plasticizer including the nitro group is also polar. Plasticizers exhibiting such polarity are vulnerable to stability and may cause modification of the powder, which has the problem of deteriorating physical properties and stability of the final product. Accordingly, in order to eliminate the deformation of the powder filler during the manufacture of the product, a polar plasticizer should be avoided or replaced with a non-polar plasticizer. There are commonly used non-polar plasticizers such as DOA and DOP, but they do not contain energy groups.

한편, 화약의 성능 및 둔감도를 동시에 향상시키기 위해 개발된 복합화약은 과립상의 분자화약과 고분자와 가소제로 구성된 결합제 시스템으로 이루어지는데, 상기 결합제 시스템은 총 중량의 약 2-20중량%를 차지하여 분자화약의 치수안정성 및 둔감도(또는 민감도)를 부여한다. 상기 분자화약의 특성은 이용되는 가소제(특히, 에너지 가소제)의 화학적 구조로부터 결정되기 때문에, 보다 효과적인 에너지 가소제가 요구되고 있다.On the other hand, the composite explosive developed to simultaneously improve the performance and insensitivity of the explosive is composed of a binder system composed of a granular molecular agent, a polymer and a plasticizer, and the binder system occupies about 2-20 wt% Giving the dimensional stability and insensitivity (or sensitivity) of the molecular gunpowder. Since the properties of the molecular gunpowder are determined from the chemical structure of the plasticizer used (in particular, the energy plasticizer), a more effective energy plasticizer is required.

상술한 바와 같이, 화약의 성능(예컨대, 물성 및 안정성)을 개선시켜 폭약의 성능이 보다 향상시키기 위한 비극성/고에너지 가소제의 개발이 당업계에서 중요한 문제로 대두되고 있다.
As described above, the development of a non-polar / high energy plasticizer for improving explosive performance by improving the performance (for example, physical properties and stability) of explosives has been an important issue in the art.

본 명세서 전체에 걸쳐 다수의 논문 및 특허문헌이 참조되고 그 인용이 표시되어 있다. 인용된 논문 및 특허문헌의 개시 내용은 그 전체로서 본 명세서에 참조로 삽입되어 본 발명이 속하는 기술 분야의 수준 및 본 발명의 내용이 보다 명확하게 설명된다.
Numerous papers and patent documents are referenced and cited throughout this specification. The disclosures of the cited papers and patent documents are incorporated herein by reference in their entirety to better understand the state of the art to which the present invention pertains and the content of the present invention.

본 발명자들은 화약 또는 추진제의 가공 과정 동안 충진물의 변형을 초래하지 않는 신규한 비극성(nonpolar) 고에너지 가소제를 개발하고자 노력하였다. 그 결과, 본 발명자들은 노보넨 화합물(norbornene compound)과 알코올을 이용하여 신규한 비극성 고에너지 노보넨계 화합물을 합성/동정하였으며, 상기 화합물들이 다중고리 형태의 고에너지 기를 함유하고 극성을 나타내지 않을 뿐 아니라, 열적/화학적 특성이 우수하여 화약 또는 추진제의 공정에서 충진제의 변형을 유발하지 않는 고에너지 가소제로서 효과적으로 이용될 수 있음을 확인함으로써 본 발명을 완성하였다.The present inventors have sought to develop a novel nonpolar high energy plasticizer that does not cause deformation of the filler during the processing of explosives or propellants. As a result, the present inventors synthesized / identified a novel nonpolar high-energy norbornene-based compound using a norbornene compound and an alcohol, and found that the compounds contain a high energy group in the form of a multi-ring and do not exhibit polarity , And can be effectively used as a high-energy plasticizer which does not cause deformation of the filler in the process of explosives or propellants due to its excellent thermal / chemical properties.

따라서, 본 발명의 목적은 비극성 고에너지 노보넨계 화합물을 제공하는 데 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a nonpolar high energy norbornene-based compound.

본 발명의 다른 목적은 고에너지 가소제 조성물을 제공하는 데 있다.
Another object of the present invention is to provide a high energy plasticizer composition.

본 발명의 다른 목적 및 이점은 하기의 발명의 상세한 설명, 청구범위 및 도면에 의해 보다 명확하게 된다.
Other objects and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description of the invention, claims and drawings.

본 발명의 일 양태에 따르면, 본 발명은 비극성(nonpolar) 고에너지 노보넨계 화합물을 제공한다.According to one aspect of the present invention, the present invention provides a nonpolar high energy norbornene-based compound.

본 발명의 다른 양태에 따르면, 본 발명은 상술한 노보넨계 화합물들로 구성된 군으로부터 선택된 하나 이상의 노보넨계 화합물을 포함하는 고에너지 가소제 조성물을 제공한다.
According to another aspect of the present invention, the present invention provides a high energy plasticizer composition comprising at least one norbornene-based compound selected from the group consisting of the norbornene-based compounds described above.

본 발명자들은 화약 또는 추진제의 가공 과정 동안 충진물의 변형을 초래하지 않는 신규한 비극성 고에너지 가소제를 개발하고자 노력하였다. 그 결과, 본 발명자들은 노보넨 화합물과 알코올을 이용하여 신규한 비극성 고에너지 노보넨계 화합물을 합성/동정하였으며, 상기 화합물들이 다중고리 형태의 고에너지 기를 함유하고 극성을 나타내지 않을 뿐 아니라, 열적/화학적 특성이 우수하여 화약 또는 추진제의 공정에서 충진제의 변형을 유발하지 않는 고에너지 가소제로서 효과적으로 이용될 수 있음을 확인하였다.The present inventors have sought to develop a novel non-polar high energy plasticizer which does not cause deformation of the filler during processing of explosives or propellants. As a result, the present inventors synthesized / identified novel nonpolar high energy norbornene-based compounds using norbornene compounds and alcohols, and found that these compounds contain high-energy groups in the form of multiple rings and do not exhibit polarity, It is confirmed that the present invention can be effectively used as a high energy plasticizer which does not cause the deformation of the filler in the process of the explosive or propellant.

본 발명은 다중고리 구조를 도입시켜 높은 에너지와 안정성을 가지는 비극성 고에너지 가소제를 신규하게 제공한다. 본 발명자들은 노보넨과 다양한 알코올들(예컨대, 화학식 2 내지 7), 그리고 전이금속촉매반응을 통해 다중고리 화합물을 합성하였으며, 이를 이용한 에스테르화 반응을 통해 비극성 다중고리 고에너지 화합물을 합성하였다.The present invention provides novel non-polar high energy plasticizers having high energy and stability by introducing a multi-ring structure. The present inventors synthesized a multicyclic compound through norbornene, various alcohols (for example, Chemical Formulas 2 to 7), and a transition metal catalyst, and synthesized a nonpolar multibranched high energy compound through an esterification reaction.

구체적으로, 본 발명의 비극성 고에너지 가소제는 하기 화학식 I 내지 화학식 VI로 표시되는 노보넨계 화합물이다:Specifically, the nonpolar high energy plasticizer of the present invention is a norbornene-based compound represented by the following general formulas (I) to (VI)

[화학식 I](I)

Figure 112014092097253-pat00001
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[화학식 II]≪ RTI ID = 0.0 &

Figure 112014092097253-pat00002
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[화학식 III](III)

Figure 112014092097253-pat00003
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[화학식 IV](IV)

Figure 112014092097253-pat00004
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[화학식 V](V)

Figure 112014092097253-pat00005
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[화학식 VI](VI)

Figure 112014092097253-pat00006

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본 발명의 노보넨계 화합물의 제조과정은 다음과 같다. 간략하게는, 본 발명의 노보넨계 화합물은 (a) 원료물질인 노보넨과 알코올 화합물을 이용하여 에스테르화 반응을 실시하는 단계; 및 (c) 상기 합성된 반응 혼합물을 분리하여 정제하는 단계를 통해 제조된다. 보다 상세하게는, 본 발명의 노보넨계 화합물은 (a) 상온에서 노보넨계 화합물과 테트라하이드로퓨란을 1:10의 몰 비로 유기 용매에 녹이는 단계; (b) 상기 혼합물에 고리긴장 에너지가 있는 알코올 화합물과 파라톨루엔설폰 산을 첨가하여 고온(예컨대, 60℃)에서 12시간 동안 교반시켜 본 발명의 노보넨계 화합물을 제조하는 단계; 및 (c) 상기 합성된 반응 혼합물을 분리하여 정제하는 단계를 통해 제조되었다. 상기 제조방법은 고에너지 가소제를 제조하는 과정으로 다양한 고리긴장을 포함한 알코올을 이용하여 에너지를 조절할 수 있는 고에너지 가소제를 간편하고 효율적이게 제조할 수 있다는 장점을 가진다.The process for preparing the norbornene compound of the present invention is as follows. Briefly, the norbornene-based compound of the present invention comprises: (a) performing an esterification reaction using norbornene as a raw material and an alcohol compound; And (c) separating and purifying the synthesized reaction mixture. More specifically, the norbornene-based compound of the present invention comprises the steps of: (a) dissolving a norbornene-based compound and tetrahydrofuran in an organic solvent at a molar ratio of 1:10 at room temperature; (b) adding an alcohol compound having ring tension energy to the mixture and paratoluene sulfonic acid and stirring the mixture at a high temperature (for example, 60 ° C) for 12 hours to prepare a norbornene compound of the present invention; And (c) separating and purifying the synthesized reaction mixture. The above process has a merit that a high-energy plasticizer capable of controlling energy using alcohol including various ring tensions can be manufactured easily and efficiently in the process of producing a high-energy plasticizer.

본 발명의 노보넨계 화합물은 극성을 나타내지 않는 동시에 고에너지 기를 함유한 비극성 고에너지 화합물이다. 통상적으로, 가소제는 프탈레이트계(예컨대, DBP, DOP, 등), 아디페이트계(예컨대, DOA, BXA, 등), 폴리에테르계(예컨대, PS-700, RS-705, 등), 폴리에스테르계(예컨대, PN-150, PN160, 등) 같은 다양한 화합물들이 이용되고 있다. 예를 들어, 종래의 비극성 가소제로서 잘 알려진 DOA 또는 DOP는 디에스테르 형태를 가진다는 점에서 본 발명의 노보넨계 화합물과 유사하지만, 에너지기를 함유하지 않아 실질적인 적용(예컨대, 화약 또는 추진제)에서 본 발명의 노보넨계 화합물과 비교하여 에너지 손실이 매우 크다. 즉, 본 발명자들은 다중고리를 포함하는 노보넨 화합물을 중심으로 다양한 에너지기를 함유하는 알코올들과의 트랜스 에스테르화 반응을 통해 신규한 비극성 고에너지 화합물을 합성/동정하였고, 상기 화합물들이 가소제 조성물의 유효성분으로서 효과적으로 적용될 수 있는 우수한 물성 및 안정성을 가진다는 것을 확인하였다. 본 발명의 비극성 고에너지 노보넨계 화합물은 다중고리 형태의 에너지기가 함유되면서 극성을 띠지 않으면서도 에너지기가 함유된 다중고리를 포함하여, 에너지 밀도가 높으면서 충진제의 변형을 진행시키지 않는 고에너지 가소제로서 기능할 수 있다.The norbornene-based compound of the present invention is a non-polar high energy compound containing no high polarity and containing a high energy group. Typically, the plasticizer is selected from the group consisting of phthalate-based (e.g., DBP, DOP, etc.), adipate based (e.g., DOA, BXA, etc.), polyether based (e.g., PS-700, RS-705, (E.g., PN-150, PN160, etc.). For example, DOA or DOP, well known as conventional nonpolar plasticizers, are similar to the norbornene-based compounds of the present invention in that they have a diester form, but do not contain an energy group and can be used in practical applications (e.g., explosives or propellants) Compared with the norbornene-based compound of the formula (I). That is, the present inventors have synthesized / identified a novel non-polar high energy compound through trans esterification reaction with alcohols containing various energy groups, mainly norbornene compounds containing multiple rings, and found that these compounds are effective And has excellent physical properties and stability that can be effectively applied as a component. The nonpolar high-energy norbornene-based compound of the present invention contains a multi-ring type energy group and functions as a high energy plasticizer which does not promote the deformation of the filler while the energy density is high, including multiple rings containing an energy group without polarity .

본 발명의 어떤 구현예에서, 상기 노보넨계 화합물은 고리긴장 에너지기(ring strain energy group)를 포함하고, 휘발성이 낮다.In some embodiments of the present invention, the norbornene-based compound includes a ring strain energy group and has low volatility.

본 발명의 어떤 구현예에서, 상기 노보넨계 화합물, 보다 구체적으로는 상기 화학식 I 내지 IV의 노보넨계 화합물은 25℃에서 66 cP(centi-poise) 이하의 점도를 나타내며, -71℃ 이하 범위의 유리전이온도(glass transition temperature, Tg)를 가진다. 본 발명의 어떤 구현예에서, 상기 노보넨계 화합물은 210℃ 내지 280℃ 범위의 분해온도(decomposition temperature, Td)를 나타낸다.In certain embodiments of the present invention, the norbornene-based compounds, more specifically the norbornene-based compounds of Formulas I-IV, exhibit a viscosity of less than 66 cP (centi-poise) at 25 ° C, And has a glass transition temperature (T g ). In some embodiments of the present invention, the norbornene-based compound exhibits a decomposition temperature (T d ) ranging from 210 ° C to 280 ° C.

본 발명은 하나 이상의 상술한 노보넨계 화합물을 유효성분으로 포함하는 가소제 조성물을 제공한다.The present invention provides a plasticizer composition comprising one or more of the above-mentioned norbornene-based compounds as an active ingredient.

본 발명의 어떤 구현예에서, 본 발명의 비극성 노보넨계 화합물은 가소제 조성물의 총 중량 기준으로 1중량% 내지 99중량%(wt%)의 양으로 포함될 수 있다.In some embodiments of the present invention, the nonpolar norbornene-based compound of the present invention may be included in an amount of 1 wt% to 99 wt% (wt%) based on the total weight of the plasticizer composition.

본 발명의 어떤 구현예에서, 본 발명의 가소제 조성물은 결합제로서 화약 또는 추진제에 사용될 수 있다.In some embodiments of the present invention, the plasticizer composition of the present invention can be used as a binder in propellants or propellants.

화약의 성능과 둔감도를 개선하기 위해 과립상의 분자화약과 결합제 시스템으로 구성된 복합화약에서 결합제 시스템(고분자 및 가소제)은 전체 화약 중량에 대해 약 2중량% 내지 20중량% 정도로 사용되며, 이때 가소제는 고분자의 3배 정도 많이 사용되는 것이 일반적이다. 또한, 화약의 성능을 극대화시키기 위해 고에너지 가소제를 사용하는 것이 바람직하다. 하지만, 종래의 고에너지 가소제(예컨대, PGN(polyglycidyl nitrate)를 포함하는 니트로기, 니트레이트기 또는 아지도기 같은 폭발성 기를 다량 함유하는 에너지 가소제)는 에너지 밀도가 높지만 과도한 니트로기의 함유에 따른 극성을 나타내는데, 화약의 제조에 있어서 분자화약과 가소제 간의 혼화 과정(예컨대, 60℃에서 실시되는 혼화 과정) 후 상온으로 온도를 내리는 공정에 따라 전결정된 분자화약이 가소제에 용해되어 다시 결정화됨에 따라 소망하는 형상의 결정 모양(예컨대, 폴리고날(polygonal))에서 다른 형태의 결정 모양(예컨대, 침상(needle))으로 빈번하게 변화된다. 이에 따라, 상기 변형된 분자화약은 최종 화약 생성물(예컨대, 복합화약)의 민감도의 변화(증가)를 유발할 수 있다. 즉, 화약의 성능과 둔감도가 감소하는 문제를 초래한다. 본 명세서에서 사용되는 용어 “민감도(sensitivity)”는 화약이 외부의 열 또는 충격과 같이 원하지 않는 무질서한 물리적 현상에 대한 작용으로 발화하여 폭발할 수 있는 성질을 의미하며, 둔감도는 그 반대의 성질을 나타낸다. 본 발명의 노보넨계 화합물을 포함하는 가소제는 에너지 밀도가 높으면서도 점도가 낮고(예컨대, 66 cP 이하) 비극성을 나타내기 때문에, 상기 화약의 제조 공정에서 분자화약을 용해시켜 형상의 변화를 유도할 가능성이 매우 낮다. 그 결과, 본 발명의 노보넨계 화합물을 포함하는 가소제 조성물은 고에너지 밀도를 가지면서도 분자화약의 형상 변화를 최소화시킬 수 있다.In order to improve the performance and insensitivity of the gunpowder, the binder system (polymer and plasticizer) in the combined gunpowder composed of the granular molecular agent and the binder system is used at about 2% to 20% by weight based on the total weight of the gunpowder, It is common to use about three times as much as the polymer. It is also desirable to use a high-energy plasticizer to maximize the performance of the gunpowder. However, a conventional high-energy plasticizer (for example, an energy plasticizer containing a large amount of explosive groups such as a nitro group, a nitrate group or an azido group containing PGN (polyglycidyl nitrate)) has a high energy density but has a polarity In the preparation of a gunpowder, a predetermined molecular agent is dissolved in the plasticizer and crystallized again according to the process of lowering the temperature to room temperature after the mixing process (for example, the mixing process carried out at 60 ° C) between the molecular gunpowder and the plasticizer, (E.g., a needle) in a crystalline form (e.g., polygonal) of the crystal structure (e.g. Thus, the modified molecular gunpower can cause a change (increase) in the sensitivity of the final gunpowder product (e.g., compound gunpowder). That is, the performance and insensitivity of the gunpowder are reduced. As used herein, the term " sensitivity " refers to the ability of a gunpowder to ignite and explode in response to undesired disordered physical phenomena, such as external heat or shock, and insensitivity to the opposite nature . Since the plasticizer containing the norbornene-based compound of the present invention has a high energy density and a low viscosity (for example, 66 cP or less) and exhibits a non-polarity, it is possible to dissolve the molecular gunpowder in the above- Is very low. As a result, the plasticizer composition containing the norbornene-based compound of the present invention can minimize the shape change of the molecular gunpowder while having high energy density.

본 발명의 어떤 구현예에서, 본 발명의 가소제 조성물이 화약에 사용되는 경우, 총 중량 기준으로 1-15중량%, 보다 구체적으로는 3-10중량% 및 보다 더 구체적으로는 5-8중량%로 함유될 수 있다.In some embodiments of the present invention, when the plasticizer composition of the present invention is used in an explosive, it is present in an amount of 1-15 wt%, more specifically 3-10 wt%, and more specifically 5-8 wt% ≪ / RTI >

본 발명의 가소제 조성물이 추진제에 사용되는 경우 총 중량 기준으로 1-20중량%, 보다 구체적으로는 2-15중량%로 함유될 수 있다. 통상적으로, 추진제 조성물은 (i) 바인더; (ii) 산화제 또는 원료화약; 및 (iii) 첨가제를 포함한다. 상기 바인더는 추진제 조성물 내에서 고무 매트릭스 구조를 이루는 물질로, 온도에 따라 가교 결합이 가역적으로 변화하는데, 예를 들어, 열가소성 탄성체 바인더를 포함한다. 또한, 상기 산화제 또는 원료화약은 총 중량에 대해 약 70-85중량%로 포함될 수 있다. 상기 산화제는 당업계에 공지된 것이라면 특별히 한정되지 않으며, 예를 들어 1,7-디아지도-2,4,6-트리니트라자헵탄(1,7-diazido-2,4,6-trinitrazaheptane, DATH), 암모늄 디니트라미드(ammonium dinitramide, ADN), 암모늄 클로레이트(ammonium chlorate), 암모늄 니트레이트(ammonium nitrate, AN), 암모늄 퍼클로레이트(ammonium perchlorate: AP), 세슘 니트레이트 하이드록실암모늄 니트레이트(cesium nitrate, hydroxylammonium nitrate, HAN), 하이드라지니움 니트라이트(hydrazinium nitrate: HN), 하이드록실암모늄퍼클로레이트(hydroxylammoniumperchlorate), 칼륨 클로레이트(potassium chlorate), 칼륨 퍼클로레이트(potassium perchlorate), 칼륨 니트레이트(potassium nitrate), 리튬 니트레이트(lithium nitrate), 리튬 퍼클로레이트(lithium perchlorate), 나트륨 클로레이트(sodium chlorate), 나트륨 퍼클로레이트(sodium perchlorate) 및 나트륨 니트레이트(sodium nitrate)를 포함한다. 또한, 상기 원료화약은 당업계에 공지된 것이라면 특별히 한정되지 않으며, 예를 들어 1,1-디아미노-2,2-디니트로-에틸렌(1,1-diamino-2,2-dinitro-ethylene, FOX-7), 1,2,4-트리니트로벤젠(1,2,4-trinitrobenzene), 1,3,3,-트리니트로아제티딘(1,3,3-trinitroazetidine, TNAZ), 1,3,4,6-테트라니트로글리콜우릴(1,3,4,6-tetranitroglycoluril), 사이클로테트라메틸렌 테트라니트라민(cyclotetramethylene tetranitramine, HMX), 1,3,5-트리아미노-2,4,6-트리니트로벤젠(1,3,5-triamino-2,4,6-trinitrobenzene, TATB), 사이클로트리메틸렌트리니트라민(cyclotrimethylenetrinitramine, RDX), 1,3,5-트리니트로벤젠(1,3,5-trinitrobenzene, TNB), 1,3-디아미노-2,4,6-트리니트로벤젠(1,3-diamino-2,4,6-trinitrobenzene, DATB), 2,2',4,4',6,6'-헥산니트로아조벤젠(2,2',4,4',6,6'-hexanitroazobenzene, HNAB), 2,2',4,4',6,6'-헥산니트로디페닐(2,2',4,4',6,6'-hexanitrodiphenyl, HNDP), 헥산니트로헥사아자이소우트지탄(hexanitrohexaazaisowurtzitane, CL-20), 트리니트로톨루엔(trinitrotoluene: TNT), 피크르산(picric acid), 테트릴(tetryl) 및 옥시니트로트리아졸(oxynitrotriazole, NTO)을 포함하고, 상기 산화제를 대체하여 사용될 수 있다.When the plasticizer composition of the present invention is used in a propellant, it may be contained in an amount of 1-20% by weight, more specifically 2-15% by weight, based on the total weight. Typically, the propellant composition comprises (i) a binder; (ii) an oxidizing agent or raw gunpowder; And (iii) an additive. The binder is a material forming a rubber matrix structure in the propellant composition, and the cross-linking is reversibly changed depending on temperature, for example, a thermoplastic elastomer binder. In addition, the oxidizing agent or the starting powder may be included in an amount of about 70-85% by weight based on the total weight. The oxidizing agent is not particularly limited as long as it is well known in the art, for example, 1,7-diazido-2,4,6-trinitrazaheptane, DATH ), Ammonium dinitramide (ADN), ammonium chlorate, ammonium nitrate (AN), ammonium perchlorate (AP), cesium nitrate hydroxyl ammonium nitrate nitrate, hydroxylammonium nitrate, HAN), hydrazinium nitrate (HN), hydroxylammonium perchlorate, potassium chlorate, potassium perchlorate, potassium nitrate ), Lithium nitrate, lithium perchlorate, sodium chlorate, sodium perchlorate, and sodium nitrate It includes (sodium nitrate). The raw material powder is not particularly limited as long as it is known in the art, and examples thereof include 1,1-diamino-2,2-dinitro-ethylene, FOX-7), 1,2,4-trinitrobenzene, 1,3,3-trinitroazetidine (TNAZ), 1,3,4 , 1,3,4,6-tetranitroglycoluril, cyclotetramethylene tetranitramine (HMX), 1,3,5-triamino-2,4,6-trinitrobenzene ( 1,3,5-triamino-2,4,6-trinitrobenzene, TATB), cyclotrimethylenetrinitramine (RDX), 1,3,5-trinitrobenzene (TNB) , 1,3-diamino-2,4,6-trinitrobenzene (DATB), 2,2 ', 4,4', 6,6'-hexane (2,2 ', 4,4', 6,6'-hexanitroazobenzene, HNAB), 2,2 ', 4,4', 6,6'-hexanenitrodiphenyl 4 ', 6,6'-hexanitrodiphenyl, HNDP), hexanitrohexa Which comprises hexanitrohexaazaisowurtzitane (CL-20), trinitrotoluene (TNT), picric acid, tetryl and oxynitrotriazole (NTO) Can be used.

상기 첨가제는 금속분말, 연소속도 조절제, 냉각제, 가소제, 결합제, 산화방지제, 안정제 및 공정 보조제로 구성된 군으로부터 선택된 1종 이상의 첨가제를 포함할 수 있다. 특히, 가소제는 추진제의 연소특성이나 기계적 특성을 변화시키기 위해 포함될 수 있다.The additive may include at least one additive selected from the group consisting of a metal powder, a burn rate modifier, a coolant, a plasticizer, a binder, an antioxidant, a stabilizer, and a processing aid. In particular, plasticizers may be included to change the combustion characteristics or mechanical properties of the propellant.

본 발명의 어떤 구현예에서, 본 발명의 가소제 조성물은 본 발명의 노보넨계 화합물 이외에 에너지를 포함하는 다른 가소제 또는 에너지를 포함하지 않는 가소제를 추가적으로 포함할 수 있다. 예를 들어, 에너지를 포함하는 다른 가소제는 글리세롤-2,4-디니트로페닐에테르 디니트레이트(glycerol-2,4-dinitrophenylether dinitrate), 트리메릴롤에틸메탄 트리니트레이트(trimethylolethylmethane trinitrate, TMPTN), 니트로글리세린(nitroglycerine), BTTN(1,2,4-butanetriol trinitrate), TMETN(trimethylol ethanetrinitrate) 및 BuNENA(butyl nitroxyethylnitramine)을 포함하지만 이에 한정되는 것은 아니고, 에너지를 포함하지 않는 가소제는 디부틸 프탈레이트(dibuthyl phthalate, DBP), 디옥틸 아디페이트(dioctyl adiphate: DOA), 디옥틸 포스페이트(dioctyl phosphate, DOP), 이소데실펠라고네이트(isodecyl pelargonate, IDP) 및 트리옥틸 포스페이트(trioctyl phosphate, TOP)를 포함하지만 이에 한정되는 것은 아니다.
In some embodiments of the present invention, the plasticizer composition of the present invention may additionally contain other plasticizers or energy-free plasticizers that contain energy in addition to the norbornene-based compounds of the present invention. For example, other plasticizers that contain energy include glycerol-2,4-dinitrophenylether dinitrate, trimethylolethylmethane trinitrate (TMPTN), glycerol- Energy-free plasticizers, including, but not limited to, nitroglycerine, 1,2,4-butanetriol trinitrate, TMETN and butyl nitroxyethylnitramine (BTNN), include dibutyl phthalate (DBP), dioctyl adipate (DOA), dioctyl phosphate (DOP), isodecyl pelargonate (IDP), and trioctyl phosphate (TOP) But is not limited thereto.

본 발명의 특징 및 이점을 요약하면 다음과 같다:The features and advantages of the present invention are summarized as follows:

(a) 본 발명은 신규한 비극성 고에너지 노보넨계 화합물 및 이를 포함하는 고에너지 가소제에 관한 것이다.(a) The present invention relates to a novel non-polar high-energy norbornene-based compound and a high-energy plasticizer containing the same.

(b) 본 발명의 노보넨계 화합물은 에너지기가 함유된 고리긴장 에너지기를 포함하여 에너지 밀도가 높을 뿐 아니라, 휘발성이 낮다.(b) The norbornene-based compound of the present invention not only has high energy density but also low volatility, including a ring tension energy group containing an energy group.

(c) 또한, 본 발명의 노보넨계 화합물은 25℃에서 66 cP(centi-poise) 이하의 점도 및 낮은 상 전이온도를 가진다.(c) Further, the norbornene-based compound of the present invention has a viscosity of less than 66 cP (centi-poise) at 25 DEG C and a low phase transition temperature.

(d) 따라서, 본 발명의 노보넨계 화합물을 포함하는 가소제 조성물은 충진제의 변형을 진행시키지 않는 고에너지 가소제로서 기능할 수 있는 우수한 물성 및 안정성을 가져 화약(예컨대, 복합화약) 또는 추진제에 효과적으로 적용될 수 있다.
(d) Therefore, the plasticizer composition containing the norbornene-based compound of the present invention has excellent physical properties and stability capable of functioning as a high-energy plasticizer that does not progress the deformation of the filler and is effectively applied to a powder (for example, a composite powder) .

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 요지에 따라 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되지 않는다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명할 것이다.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples. It is to be understood by those skilled in the art that these embodiments are only for describing the present invention in more detail and that the scope of the present invention is not limited by these embodiments in accordance with the gist of the present invention .

실시예Example

시약 및 재료Reagents and Materials

본 발명은 5-노보넨-2,3-디카르복실릭 안하이드라이드(Tokyo Chemical Industry, 일본), 2-에틸헥산올(Tokyo Chemical Industry, 일본), 노나노익산(Sigma Aldrich, 미국), 파라톨루엔설포닉산(Sigma Aldrich, 미국), 카르보닐디하이드리도트리스(트리페닐포스핀)루세늄(II)(Sigma Aldrich, 미국), 테트라하이드로퓨란(Burdick and Jackson, 미국), 벤젠(daejung, 한국), 옥탄올(Sigma Aldrich, 미국), 에틸에테르(duksan, 한국), 무수황산마그네슘(Samchun, 한국), 핵산(duksan, 한국) 및 에틸아세테이트(duksan, 한국) 등의 시약들을 이용하였다.
The present invention relates to a process for the preparation of 5-norbornene-2,3-dicarboxylic anhydride (Tokyo Chemical Industry, Japan), 2-ethylhexanol (Tokyo Chemical Industry, Japan), Nonanoic acid (Sigma Aldrich, (Sigma Aldrich, USA), tetrahydrofuran (Burdick and Jackson, USA), benzene (daejung, (Duksan, Korea), anhydrous magnesium sulfate (Samchun, Korea), nucleic acid (duksan, Korea) and ethyl acetate (duksan, Korea) were used.

NMRNMR 분석 analysis

1H와 13C NMR 스펙트럼은 Bruker Advance Ⅱ/DPX 400MHz(400 MHz 1H,100 MHz 13C) NMR을 사용하여 얻어졌다. 간략하게는, 1H NMR 스펙트럼은 트리클로로메탄-D(δ 7.26 ppm)를 내부 표준물질(internal standard)로 하여 화학적 쉬프트를 다중도(br = broad, s = singlet, d = doublet, t =triplet, q = quartet, m = multiplet)에 따라 제시되었다. 13C NMR 스펙트럼은 트리클로로메탄-D(δ 77.26 ppm)를 내부 표준물질로 하여 화학적 쉬프트를 얻었다.
The 1 H and 13 C NMR spectra were obtained using a Bruker Advance II / DPX 400 MHz (400 MHz 1 H, 100 MHz 13 C) NMR. Briefly, 1 H NMR spectra were obtained by subjecting a chemical shift to a multiplicity (br = broad, s = singlet, d = doublet, t = triplet) with trichloromethane-D (δ 7.26 ppm) as an internal standard , q = quartet, m = multiplet). The 13 C NMR spectrum was obtained by chemical shifts using trichloromethane-D (? 77.26 ppm) as an internal standard.

물성 측정Property measurement

각 화합물의 점도는 microVISCTM사의 VROC 점도계를 이용하여 25℃에서 측정되었다. DSC 분석은 SHIN DO 2920(TA Instruments, 미국)을 이용하여 실시하였으며, 이를 통해 유리전이 온도(glass transition temperature, Tg)를 결정하였고 열중량분석(thermogravimetric analysis)은 TGA 2050(Seiko Instruments, 일본)을 이용하여 실시하였으며, 이를 통해 분해온도(decomposition temperature, Td)를 결정하였다.
The viscosity of each compound was measured at 25 DEG C using a VROC viscometer from micro VISC TM . The glass transition temperature (T g ) was determined by DSC analysis using SHIN DO 2920 (TA Instruments, USA). Thermogravimetric analysis was performed using a TGA 2050 (Seiko Instruments, Japan) And the decomposition temperature (T d ) was determined.

원료물질의 합성Synthesis of raw materials

본 발명은 노보넨을 중심으로 화학식 3, 화학식 4, 화학식 5를 사용하여 고리긴장 에너지가 있는 비극성 고에너지 가소제를 합성하고 또한, 전이금속촉매[카보닐디하이드리도트리스(트리페닐포스핀)루세늄(II)]와 알카인을 이용하여 고리긴장이 있는 구조로 합성한 후 화학식 4, 화학식 5를 이용하여 다른 계통의 비극성 고에너지 가소제를 합성할 수 있다. 이렇게 합성된 화합물의 물성은 점도와 유리전이 온도가 낮으며, 열분해온도가 높아 일반적으로 사용되는 비극성 가소제의 물성과 흡사하면서 고리긴장 에너지기를 포함하고 있는 특성을 나타내었다. 상기 가소제는 노보넨 계통의 화합물을 변형하여 다양한 알코올과 에스테르화 반응을 통해 얻을 수 있다. 상기 반응에 사용되는 노보넨 화합물은 손쉽게 구할 수 있는 출발물질로부터 간단하게 합성할 수 있는 방법을 개발하였고, 화학식 5번은 일반적으로 알려진 합성법을 이용하였다.
The present invention relates to a process for synthesizing a nonpolar high energy plasticizer having a ring tension energy using norbornene as a center, and also a transition metal catalyst [carbonyldihydridotris (triphenylphosphine) ruthenium (II)] and alkene, and then synthesizing other nonpolar high energy plasticizers using the general formulas (4) and (5). The physical properties of the synthesized compounds are low in viscosity and glass transition temperature and high in pyrolysis temperature, and exhibit characteristics including a ring tension energy group similar to that of a general nonpolar plasticizer. The plasticizer can be obtained by modifying a norbornene-based compound and esterifying it with various alcohols. The norbornene compound used in the above reaction was easily synthesized from readily available starting materials, and the compound of formula (5) was synthesized by a generally known synthesis method.

구조rescue 구조rescue 화학식 1Formula 1

Figure 112014092097253-pat00007
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화학식 2(2)
Figure 112014092097253-pat00008
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화학식 3(3)
Figure 112014092097253-pat00009
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화학식 4Formula 4
Figure 112014092097253-pat00010
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화학식 5Formula 5
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화학식 66
Figure 112014092097253-pat00012
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화학식 7Formula 7
Figure 112014092097253-pat00013
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화학식 88
Figure 112014092097253-pat00014
Figure 112014092097253-pat00014
화학식 9Formula 9
Figure 112014092097253-pat00015
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본 발명에서 이용되는 노보넨 및 알코올들.
Norbornene and alcohols used in the present invention.

상기 화합물을 이용한 반응은 노보넨의 계통별로 하기 반응식 1과 반응식 2와 같다:The reaction using the above compound is shown in the following Reaction Scheme 1 and Reaction Scheme 2 for the norbornene system:

반응식 1은 화학식 1을 에스테르화 반응을 통해 가소제를 합성한 반응과 화학식 2를 출발물질로 사용하였다.Scheme 1 shows the synthesis of the plasticizer through the esterification reaction of the compound of Formula 1 and the reaction of Formula 2 as the starting material.

Figure 112014092097253-pat00016
Figure 112014092097253-pat00016

[반응식 1][Reaction Scheme 1]

또한, 반응식 2는 노보넨을 전이금속촉매를 이용하여 다고리 형태로 합성한 뒤 알코올을 사용하여 트랜스 에스테르화 반응을 통해 비극성 다중고리 고에너지 가소제의 합성법을 설명한다.Scheme 2 also shows a synthesis method of nonpolar multibranched high energy plasticizer through synthesis of norbornene in the form of polycyclic rings using a transition metal catalyst and transesterification using alcohol.

Figure 112014092097253-pat00017
Figure 112014092097253-pat00017

[[ 반응식2Scheme 2 ]]

구조rescue 구조rescue NORNOR -1-One

Figure 112014092097253-pat00018
Figure 112014092097253-pat00018
NORNOR -2-2
Figure 112014092097253-pat00019
Figure 112014092097253-pat00019
NORNOR -3-3
Figure 112014092097253-pat00020
Figure 112014092097253-pat00020
NORNOR -4-4
Figure 112014092097253-pat00021
Figure 112014092097253-pat00021
NORNOR -5-5
Figure 112014092097253-pat00022
Figure 112014092097253-pat00022
NOBNOB -1-One
Figure 112014092097253-pat00023
Figure 112014092097253-pat00023
NOBNOB -2-2
Figure 112014092097253-pat00024
Figure 112014092097253-pat00024
DNOBDNOB -1-One
Figure 112014092097253-pat00025
Figure 112014092097253-pat00025
DNOBDNOB -2-2
Figure 112014092097253-pat00026
Figure 112014092097253-pat00026

본 발명에서 합성/동정된 화합물들.
Compounds synthesized / identified in the present invention.

한편, 가소제로 사용되기 위해서는 점도와 휘발성이 낮은 액체로, 낮은 상전이온도와 점도 값을 가져야 하며 밀도는 높은 것이 좋다. 점도 측정, DSC 및 TGA 분석을 통해 상기 합성된 가소제들의 물성을 측정하였다. 각 물질들에 대한 생성열(heat of formation)은 계산(BP86/6-31** 이론에 기반된 가우스-03 series 프로그램(최적 상태의 기하학이 채택되고 형태 분석을 통해 최저 에너지 상태의 구조를 선정하도록 셋팅됨)을 이용하여 계산됨)에 의해 얻었으며, 물성들과 에너지 계산 값은 하기 표 3에 제시되어 있다(참고: 실시예 10).
On the other hand, in order to be used as a plasticizer, a liquid having a low viscosity and low volatility should have a low phase transition temperature and viscosity, and a high density is preferable. The physical properties of the synthesized plasticizers were measured through viscosity measurement, DSC and TGA analysis. The heat of formation for each material can be calculated using the Gauss-03 series program (based on the theory BP86 / 6-31 ** (Optimum geometry is adopted and shape analysis is used to select the lowest energy state structure Set), and the properties and energy calculations are shown in Table 3 below (see Example 10).

[반응식 1]에 대한 [Reaction Scheme 1] 고리긴장기가Ring tension 포함된  included 노보넨Nobonen 계통 합성의 구체적인  Specific details of system synthesis 실시예Example

실시예Example 1:  One: 디옥틸Dioctyl 비사이클로[2.2.1]헵트Bicyclo [2.2.1] hept -5-엔-2,3--5-ene-2,3- 디카르복실레이트Dicarboxylate (( NORNOR -1)-One)

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0.82 g(4.95 mmole)의 5-노보넨-2,3-디카르복실릭 언하이드라이드를 5 mL의 테트라하이드로퓨란과 25 mL의 벤젠 용매에 녹인 후 6.50 g(49.45 mmole)의 옥탄올과 0.29 g(1.49 mmole)의 파라톨루엔설폰 산을 첨가하여 60℃에서 12시간 동안 반응시켰다. 상기 혼합액에 10 mL의 수용액을 첨가한 후 50 mL의 에틸에테르로 추출하였다. 상기 추출물은 무수황산마그네슘으로 수분을 제거한 다음 용매를 감압 농축시켜 컬럼 분리(핵산:에틸아세테이트 = 50:1)를 통해 1.54 g(3.8 mmole, 5-노보넨-2,3-디카르복실릭 언하이드라이드의 분자량을 고려한 생성률: 77.0%)의 NOR-1을 얻었다.0.82 g (4.95 mmole) of 5-norbornene-2,3-dicarboxylic anhydride was dissolved in 5 mL of tetrahydrofuran and 25 mL of benzene solvent, and then 6.50 g (49.45 mmole) of octanol and 0.29 g (1.49 mmole) of paratoluenesulfonic acid was added and reacted at 60 ° C for 12 hours. 10 mL of an aqueous solution was added to the mixed solution, and the mixture was extracted with 50 mL of ethyl ether. The extract was dried over anhydrous magnesium sulfate, and the solvent was concentrated under reduced pressure. 1.54 g (3.8 mmole, 5-norbornene-2,3-dicarboxylic acid) was obtained through column separation (nucleic acid: ethyl acetate = 50: NOR-1 was obtained at a yield of 77.0% considering the molecular weight of the hydride.

상기 NOR-1 화합물에 대한 NMR 분석 결과는 다음과 같다:The NMR analysis results for the NOR-1 compound are as follows:

1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ 6.23 (t, 2H, J = 1.6), 4.04-3.89 (m, 4H), 3.26 (t, 2H, J = 1.2), 3.14 (s, 2H), 1.58-1.53 (m, 4H), 1.31-1.26 (m, 22H), 0.88-0.85 (m, 6H). 1 H NMR (400 MHz, CDCl 3) δ 6.23 (t, 2H, J = 1.6), 4.04-3.89 (m, 4H), 3.26 (t, 2H, J = 1.2), 3.14 (s, 2H), 1.58 -1.53 (m, 4H), 1.31-1.26 (m, 22H), 0.88-0.85 (m, 6H).

13C NMR (100 MHz, CDCl3) δ 172.7, 135.0, 64.7, 48.8, 48.4, 46.5, 32.0, 29.45, 29.42, 28.7, 26.1, 22.8, 14.2.
13 C NMR (100 MHz, CDCl 3) δ 172.7, 135.0, 64.7, 48.8, 48.4, 46.5, 32.0, 29.45, 29.42, 28.7, 26.1, 22.8, 14.2.

실시예 2: 비스(2-에틸헥실)비사이클로[2.2.1]헵트-5-엔-2,3-카르복실레이트(NOR-2)Example 2: Synthesis of bis (2-ethylhexyl) bicyclo [2.2.1] hept-5-ene-2,3-carboxylate (NOR-

Figure 112014092097253-pat00028
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0.82 g(4.95 mmole)의 5-노보넨-2,3-디카르복실릭 언하이드라이드를 5 mL의 테트라하이드로퓨란과 25 mL의 벤젠 용매에 녹인 후 6.44 g(49.45 mmole)의 2-에틸헥산올과 0.29 g(1.50 mmole)의 파라톨루엔설폰 산을 첨가하여 60℃에서 12시간 동안 반응시켰다. 상기 혼합액에 10 mL의 수용액을 첨가하여 50 mL의 에틸에테르로 추출하였다. 상기 추출물은 무수황산마그네슘으로 수분을 제거한 다음 용매를 감압 농축시켜 컬럼 분리(핵산:에틸아세테이트 = 50:1)를 통해 1.11 g(2.75 mmole, 5-노보넨-2,3-디카르복실릭 언하이드라이드의 분자량을 고려한 생성률: 55.0%)의 NOR-2를 얻었다.0.82 g (4.95 mmole) of 5-norbornene-2,3-dicarboxylic anhydride was dissolved in 5 mL of tetrahydrofuran and 25 mL of benzene solvent, and 6.44 g (49.45 mmole) of 2-ethylhexane And 0.29 g (1.50 mmole) of paratoluenesulfonic acid were added thereto, and the mixture was reacted at 60 DEG C for 12 hours. 10 mL of an aqueous solution was added to the mixed solution, and the mixture was extracted with 50 mL of ethyl ether. The extract was dried over anhydrous magnesium sulfate, and the solvent was concentrated under reduced pressure. Then, 1.11 g (2.75 mmole, 5-norbornene-2,3-dicarboxylic acid) was obtained through column separation (nucleic acid: ethyl acetate = 50: NOR-2 was obtained with a yield rate of 55.0% considering the molecular weight of the hydride.

상기 NOR-2 화합물에 대한 NMR 분석 결과는 다음과 같다:The NMR analysis results for the NOR-2 compound are as follows:

1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ 6.23 (s, 2H, J = 1.6), 4.01-3.78 (m, 4H), 3.27 (t, 2H, J = 1.2), 3.15 (s, 2H), 1.53-1.49 (m, 2H), 1.36-1.26 (m, 18H), 0.93-0.88 (m, 12H). 1 H NMR (400 MHz, CDCl 3) δ 6.23 (s, 2H, J = 1.6), 4.01-3.78 (m, 4H), 3.27 (t, 2H, J = 1.2), 3.15 (s, 2H), 1.53 -1.49 (m, 2H), 1.36-1.26 (m, 18H), 0.93-0.88 (m, 12H).

13C NMR (100 MHz, CDCl3) δ 172.8, 135.0, 67.08, 62.02, 48.9, 48.3, 46.6, 38.8, 30.65, 30.61, 29.16, 29.12, 24.0, 23.9, 24.0, 23.9, 23.2, 14.2, 11.1.
13 C NMR (100 MHz, CDCl 3) δ 172.8, 135.0, 67.08, 62.02, 48.9, 48.3, 46.6, 38.8, 30.65, 30.61, 29.16, 29.12, 24.0, 23.9, 24.0, 23.9, 23.2, 14.2, 11.1.

실시예 3: 비스(사이클로부틸메틸)비사이클로[2.2.1]헵트-5-엔-2,3-카르복실레이트(NOR-3)Example 3: Bis (cyclobutylmethyl) bicyclo [2.2.1] hept-5-ene-2,3-carboxylate (NOR-

Figure 112014092097253-pat00029
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0.82 g(4.95 mmole)의 5-노보넨-2,3-디카르복실릭 언하이드라이드를 5 mL의 테트라하이드로퓨란과 25 mL의 벤젠 용매에 녹인 후 4.30 g(49.45 mmole)의 사이클로부틸메탄올과 0.29 g(1.50 mmole)의 파라톨루엔설폰 산을 첨가하여 60℃에서 12시간 동안 반응시켰다. 상기 혼합액에 10 mL의 수용액을 첨가한 후 50 mL의 에틸에테르로 추출하였다. 상기 추출물은 무수황산마그네슘으로 수분을 제거한 다음 용매를 감압 농축시켜 컬럼 분리(핵산:에틸아세테이트 = 50:1)를 통해 1.07 g(3.8 mmole, 5-노보넨-2,3-디카르복실릭 언하이드라이드의 분자량을 고려한 생성률: 68.0%)의 NOR-3을 얻었다.
0.82 g (4.95 mmole) of 5-norbornene-2,3-dicarboxylic anhydride was dissolved in 5 mL of tetrahydrofuran and 25 mL of benzene solvent, and 4.30 g (49.45 mmole) of cyclobutyl methanol 0.29 g (1.50 mmole) of paratoluenesulfonic acid was added and reacted at 60 DEG C for 12 hours. 10 mL of an aqueous solution was added to the mixed solution, and the mixture was extracted with 50 mL of ethyl ether. The extract was dried over anhydrous magnesium sulfate, and the solvent was concentrated under reduced pressure. 1.07 g (3.8 mmole, 5-norbornene-2,3-dicarboxylic acid) was isolated via column separation (nucleic acid: ethyl acetate = 50: Yield of 68.0% in consideration of the molecular weight of the hydride) NOR-3 was obtained.

상술한 바와 같이, 본 발명은 5-노보넨-2,3-디카르복실릭 언하이드라이드로부터 환원반응을 통하여 비사이클로[2.2.1]헵텐디일메탄올을 합성할 수 있으며 이를 이용하여 고리긴장기가 포함된 고에너지 가소제를 합성하고 그 합성법을 제시한다.
As described above, the present invention can synthesize bicyclo [2.2.1] heptenediyl methanol through reduction reaction from 5-norbornene-2,3-dicarboxylic anhydride, and using this, a ring- High - energy plasticizer is synthesized and its synthesis method is suggested.

실시예 4: 비사이클로[2.2.1]헵트-5-엔-2,3-디일비스(메틸렌)카르복실레이트(NOR-4)Example 4: Bicyclo [2.2.1] hept-5-ene-2,3-diylbis (methylene) carboxylate (NOR-

Figure 112014092097253-pat00030
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0.50 g(3.24 mmole)의 비사이클로[2.2.1]헵텐디일메탄올을 3 mL의 테트라하이드로퓨란과 15 mL의 벤젠 용매에 녹인 후 2.56 g(16.21 mmole)의 노나노익산과 0.18 g(0.97 mmole)의 파라톨루엔설폰 산을 첨가하여 60℃에서 12시간 동안 반응시켰다. 상기 혼합액에 10 mL의 수용액을 첨가한 후 50 mL의 에틸에테르로 추출하였다. 상기 추출물은 무수황산마그네슘으로 수분을 제거한 다음 용매를 감압 농축시켜 컬럼 분리(핵산:에틸아세테이트 = 50:1)를 통해 0.49 g(1.13 mmole, 비사이클로[2.2.1]헵텐디일메탄올의 분자량을 고려한 생성률: 35.0%)의 NOR-4를 얻었다.After dissolving 0.50 g (3.24 mmole) of bicyclo [2.2.1] heptenediyl methanol in 3 mL of tetrahydrofuran and 15 mL of benzene solvent, 2.56 g (16.21 mmole) of nonanoic acid and 0.18 g (0.97 mmole) Of paratoluenesulfonic acid was added and reacted at 60 DEG C for 12 hours. 10 mL of an aqueous solution was added to the mixed solution, and the mixture was extracted with 50 mL of ethyl ether. The extract was dried over anhydrous magnesium sulfate and concentrated under reduced pressure to obtain 0.49 g (1.13 mmole, biscyclo [2.2.1] heptenediyl methanol) by column separation (nucleic acid: ethyl acetate = 50: Yield: 35.0%) of NOR-4.

상기 NOR-4 화합물에 대한 NMR 분석 결과는 다음과 같다:The NMR analysis results for the NOR-4 compound are as follows:

1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ 6.16 (s, 2H), 3.91-3.73 (m, 4H), 2.90 (s, 2H), 2.51 (s, 2H), 2.31-2.26 (m, 4H), 1.63-1.50 (m, 6H), 1.34-1.23 (m, 20H), 0.89-0.85 (m, 6H). 1 H NMR (400 MHz, CDCl 3) δ 6.16 (s, 2H), 3.91-3.73 (m, 4H), 2.90 (s, 2H), 2.51 (s, 2H), 2.31-2.26 (m, 4H), 1.63-1.50 (m, 6H), 1.34-1.23 (m, 20H), 0.89-0.85 (m, 6H).

13C NMR (100 MHz, CDCl3) δ 173.6, 135.4, 64.3, 48.9, 45.4, 40.6, 34.4, 31.8, 29.2, 29.16, 29.12, 25.0, 22.6, 14.0.
13 C NMR (100 MHz, CDCl 3) δ 173.6, 135.4, 64.3, 48.9, 45.4, 40.6, 34.4, 31.8, 29.2, 29.16, 29.12, 25.0, 22.6, 14.0.

실시예Example 5:  5: 비사이클로[2.2.1]헵트Bicyclo [2.2.1] hept -5-엔-2,3--5-ene-2,3- 디일비스(메틸렌)디사이클로부탄Di-bis (methylene) dicyclobutane 카르복실레이트( Carboxylate ( NORNOR -5)-5)

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0.50 g(3.24 mmole)의 비사이클로[2.2.1]헵텐디일메탄올을 3 mL의 테트라하이드로퓨란과 15 mL의 벤젠 용매에 녹인 후 1.60 g(16.21 mmole)의 사이클로부탄카르복실산과 0.18 g(0.97 mmole)의 파라톨루엔설폰 산을 첨가하여 60℃에서 12시간 동안 반응시켰다. 상기 혼합액에 10 mL의 수용액을 첨가한 후 50 mL의 에틸에테르로 추출하였다. 상기 추출물은 무수황산마그네슘으로 수분을 제거한 다음 용매를 감압 농축시켜 컬럼 분리(핵산:에틸아세테이트 = 50:1)를 통해 0.93 g(1.13 mmole, 비사이클로[2.2.1]헵텐디일메탄올의 분자량을 고려한 생성률: 90.0%)의 NOR-5를 얻었다.0.50 g (3.24 mmole) of bicyclo [2.2.1] heptenediyl methanol was dissolved in 3 mL of tetrahydrofuran and 15 mL of benzene solvent, and then 1.60 g (16.21 mmole) of cyclobutanecarboxylic acid and 0.18 g ) Para-toluenesulfonic acid was added thereto and reacted at 60 DEG C for 12 hours. 10 mL of an aqueous solution was added to the mixed solution, and the mixture was extracted with 50 mL of ethyl ether. The extract was dried over anhydrous magnesium sulfate, and the solvent was concentrated under reduced pressure to obtain 0.93 g (1.13 mmole, biscyclo [2.2.1] heptenediyl methanol) by column separation (nucleic acid: ethyl acetate = 50: Yield: 90.0%) of NOR-5 was obtained.

상기 NOR-5 화합물에 대한 NMR 분석 결과는 다음과 같다: The NMR analysis results for the NOR-5 compound are as follows:

1H NMR (400 MHz, CDCl3); δ 4.01 (d, 4H, J = 6.8 Hz), 2.99-2.93 (m, 2H), 2.62-2.54 (m, 2H), 2.30-2.16 (m, 8H), 2.07-1.99 (m, 4H), 1.93-1.81 (m, 4H), 1.77-1.71 (m, 4H). 1 H NMR (400 MHz, CDCl 3); δ 4.01 (d, 4H, J = 6.8 Hz), 2.99-2.93 (m, 2H), 2.62-2.54 (m, 2H), 2.30-2.16 (m, 8H), 2.07-1.99 (m, 4H), 1.93 -1.81 (m, 4H), 1.77-1.71 (m, 4H).

13C NMR (100 MHz, CDCl3); δ 175.7, 68.4, 38.1, 37.6, 37.0, 34.3, 33.1, 24.9, 24.8, 18.6.
13 C NMR (100 MHz, CDCl 3); [delta] 175.7, 68.4, 38.1, 37.6, 37.0, 34.3, 33.1, 24.9, 24.8, 18.6.

[반응식 2]에 대한 [Reaction Scheme 2] 고리긴장기가Ring tension 포함된  included 노보넨Nobonen 계통 합성의 구체적인  Specific details of system synthesis 실시예Example

고리긴장기가 포함된 노보넨 계통 화합물에 대한 합성의 구체적인 하기 실시예들(반응식 2)에 있어서, 노보넨으로부터 전이금속촉매[카르보닐디하이드리도트리스(트리페닐포스핀)루세늄(II)]와 알카인을 이용하여 다중고리 화합물을 합성한 후, 이를 이용하여 고리긴장기가 포함된 고에너지 가소제를 합성하였다(참고: 실시예 6 내지 실시예 9).
(Carbonyldihydridotris (triphenylphosphine) ruthenium (II)) from the norbornene in the following specific examples of the synthesis of the norbornene-based compound containing a ring- And alkene were synthesized, and a high-energy plasticizer containing a cyclic group was synthesized by using the synthesized cyclic compound (Reference Examples 6 to 9).

실시예Example 6: 비스(2- 6: bis (2- 에틸헥실Ethylhexyl )트리사이클로[4.2.1.0) Tricyclo [4.2.1.0 2.52.5 ]논-3-엔-3,4-] Non-3-ene-3,4- 디카르복실레이트Dicarboxylate (( NOBNOB -1)-One)

Figure 112014092097253-pat00032
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1.10 g(4.66 mmole)의 디메틸트리사이클로논[4.2.1.02,5]-3,4-디카르복실레이트를 3 mL의 테트라하이드로퓨란과 15 mL의 벤젠 용매에 녹인 후 6.12 g(46.56 mmole)의 2-에틸헥산올과 0.91 g(4.66 mmole)의 파라톨루엔설폰 산을 첨가하여 60℃에서 12시간 동안 반응시켰다. 상기 혼합액에 10 mL의 수용액을 첨가한 후 50 mL의 에틸에테르로 추출하였다. 상기 추출물은 무수황산마그네슘으로 수분을 제거한 다음 용매를 감압 농축시켜 컬럼 분리(핵산:에틸아세테이트 = 50:1)를 통해 0.93 g(1.13 mmole, 디메틸트리사이클로논[4.2.1.02,5]-3,4-디카르복실레이트의 분자량을 고려한 생성률: 64.0%)의 NOD-1을 얻었다.A solution of 1.10 g (4.66 mmole) of dimethyltricyclo [4.2.1.0 2,5 ] -3,4-dicarboxylate in 3 mL of tetrahydrofuran and 15 mL of benzene was dissolved in 6.12 g (46.56 mmole) Of 2-ethylhexanol and 0.91 g (4.66 mmole) of paratoluenesulfonic acid were added and reacted at 60 DEG C for 12 hours. 10 mL of an aqueous solution was added to the mixed solution, and the mixture was extracted with 50 mL of ethyl ether. The extract was dried over anhydrous magnesium sulfate and concentrated under reduced pressure to obtain 0.93 g (1.13 mmole, dimethyl tricyclone [4.2.1.0 2,5 ] -3 , And a production rate considering the molecular weight of 4-dicarboxylate: 64.0%).

상기 NOB-1 화합물에 대한 NMR 분석 결과는 다음과 같다: The NMR analysis results for the NOB-1 compound are as follows:

1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ 4.12-4.02 (m, 4H), 2.64 (s, 2H), 2.22 (s, 2H), 1.60 (d, 4H, J = 6.8), 1.38-1.28 (m, 17H), 1.13-1.04 (m, 3H), 0.89 (t, 12H, J = 3.6). 1 H NMR (400 MHz, CDCl 3) δ 4.12-4.02 (m, 4H), 2.64 (s, 2H), 2.22 (s, 2H), 1.60 (d, 4H, J = 6.8), 1.38-1.28 (m , 17H), 1.13-1.04 (m, 3H), 0.89 (t, 12H, J = 3.6).

13C NMR (100 MHz, CDCl3) δ 161.6, 142.4, 67.2, 47.6, 39.0, 38.9, 34.1, 30.6, 30.5, 29.1, 28.0, 24.0, 23.1, 14.2, 11.2, 11.1.
13 C NMR (100 MHz, CDCl 3) δ 161.6, 142.4, 67.2, 47.6, 39.0, 38.9, 34.1, 30.6, 30.5, 29.1, 28.0, 24.0, 23.1, 14.2, 11.2, 11.1.

실시예Example 7: 비스( 7: Bis 사이클로부틸메틸Cyclobutylmethyl )트리사이클로[4.2.1.0) Tricyclo [4.2.1.0 2.52.5 ]논-3-엔-3,4-] Non-3-ene-3,4- 디카르복실레이트Dicarboxylate (( NOBNOB -2)-2)

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Figure 112014092097253-pat00033

1.10 g(5.45 mmole)의 디메틸트리사이클로논[4.2.1.02,5]-3,4-디카르복실레이트를 3 mL의 테트라하이드로퓨란과 15 mL의 벤젠 용매에 녹인 후 4.05 g(46.56 mmole)의 사이클로부틸메탄올과 1.05 g(4.66 mmole)의 파라톨루엔설폰 산을 첨가하여 60℃에서 12시간 동안 반응시켰다. 상기 혼합액에 10 mL의 수용액을 첨가한 후 50 mL의 에틸에테르로 추출하였다. 상기 추출물은 무수황산마그네슘으로 수분을 제거한 다음 용매를 감압 농축시켜 컬럼 분리(핵산:에틸아세테이트 = 50:1)를 통해 0.78 g(2.24 mmole, 디메틸트리사이클로논[4.2.1.02,5]-3,4-디카르복실레이트의 분자량을 고려한 생성률: 48.0%)의 NOB-2를 얻었다.1.10 g (5.45 mmole) of dimethyltricyclo [4.2.1.0 2,5 ] -3,4-dicarboxylate was dissolved in 3 mL of tetrahydrofuran and 15 mL of benzene, and 4.05 g (46.56 mmole) Of cyclohexylmethanol and 1.05 g (4.66 mmole) of paratoluenesulfonic acid were added and reacted at 60 DEG C for 12 hours. 10 mL of an aqueous solution was added to the mixed solution, and the mixture was extracted with 50 mL of ethyl ether. The extract was dried over anhydrous magnesium sulfate, and the solvent was concentrated under reduced pressure. Then, 0.78 g (2.24 mmole, dimethyl tricyclone [4.2.1.0 2,5 ] -3 , And a production rate in consideration of the molecular weight of 4-dicarboxylate: 48.0%).

상기 NOB-2 화합물에 대한 NMR 분석 결과는 다음과 같다: The NMR analysis results for the NOB-2 compound are as follows:

1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ 4.17-4.08 (m, 4H), 2.68-2.63 (m, 4H), 2.23 (s, 2H), 2.09-2.01 (m, 4H), 1.94-1.74 (m, 8H), 1.64-1.57 (m, 2H), 1.34 (d, 1H, J = 10.8), 1.13-1.04 (m, 3H). 1 H NMR (400 MHz, CDCl 3) δ 4.17-4.08 (m, 4H), 2.68-2.63 (m, 4H), 2.23 (s, 2H), 2.09-2.01 (m, 4H), 1.94-1.74 (m , 8H), 1.64-1.57 (m, 2H), 1.34 (d, 1H, J = 10.8), 1.13-1.04 (m, 3H).

13C NMR (100 MHz, CDCl3) δ 161.7, 142.4, 68.5, 47.6, 34.2, 34.0, 30.6, 28.0, 24.9, 24.8, 18.6.
13 C NMR (100 MHz, CDCl 3) δ 161.7, 142.4, 68.5, 47.6, 34.2, 34.0, 30.6, 28.0, 24.9, 24.8, 18.6.

실시예Example 8:  8: 비스(2-에틸헥실)헥사하이드로Bis (2-ethylhexyl) hexahydro -3,7--3,7- 메타노사이클로부타인덴1Methanocyclobutane 1 ,2-디카르복실레이트(, 2-dicarboxylate ( DNOBDNOB -1)-One)

Figure 112014092097253-pat00034
Figure 112014092097253-pat00034

1.30 g(5.45 mmole)의 3,7-메타노-3H-사이클로부[f]틴딘-1,2-디카르복실산, 2a, 3a, 4a, 6a, 7, 7a-헥사하이드로디메틸에스터를 3 mL의 테트라하이드로퓨란과 15 mL의 벤젠 용매에 녹인 후 6.23 g(54.47 mmole)의 2-에틸헥산올과 1.05 g(5.45 mmole)의 파라톨루엔설폰 산을 첨가하여 60℃에서 12시간 동안 반응시켰다. 상기 혼합액에 10 mL의 수용액을 첨가한 후 50 mL의 에틸에테르로 추출하였다. 상기 추출물은 무수황산마그네슘으로 수분을 제거한 다음 용매를 감압 농축시켜 컬럼 분리(핵산:에틸아세테이트=50:1)를 통해 0.89 g(2.18 mmole, 3,7-메타노-3H-사이클로부[f]틴딘-1,2-디카복실릭산, 2a, 3a, 4a, 6a, 7, 7a-헥사하이드로디메틸에스터의 분자량을 고려한 생성률: 40.0%)의 DNOB-1을 얻었다.The mixture of 1.30 g (5.45 mmole) of 3,7-methano-3H-cyclo [ f ] tindine-1,2-dicarboxylic acid, 2a, 3a, 4a, 6a, 7a-hexahydrodimethyl ester dissolved in tetrahydrofuran and 15 mL of benzene, 6.23 g (54.47 mmole) of 2-ethylhexanol and 1.05 g (5.45 mmole) of paratoluenesulfonic acid were added and reacted at 60 ° C for 12 hours. 10 mL of an aqueous solution was added to the mixed solution, and the mixture was extracted with 50 mL of ethyl ether. The extract was dried over anhydrous magnesium sulfate, and the solvent was concentrated under reduced pressure. 0.89 g (2.18 mmole, 3,7-methano-3H-cyclobutyl [ f ] 2-dicarboxylic acid, 2a, 3a, 4a, 6a, 7, 7a-hexahydrodimethyl ester, 40.0%).

상기 DNOB-1 화합물에 대한 NMR 분석 결과는 다음과 같다: The results of NMR analysis for the DNOB-1 compound are as follows:

1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ 5.65-5.63 (m, 1H), 5.54-5.52 (m, 1H), 4.11-4.01 (m, 4H), 3.2-3.16 (m, 1H), 2.78 (d, 1H, J = 3.2), 2.72-2.68 (m, 2H), 2.34 (d, 1H, J = 4.4), 2.27-2.21 (m, 3H), 1.62-1.57 (m, 2H), 1.40-1.28 (m, 18H), 0.88 (t, 12H, J = 7.6). 1 H NMR (400 MHz, CDCl 3 )? 5.65-5.63 (m, 1H), 5.54-5.52 (m, 1H), 4.11-4.01 (m, 4H), 3.2-3.16 1H, J = 3.2), 2.72-2.68 (m, 2H), 2.34 (d, 1H, J = 4.4), 2.27-2.21 (m, 3H), 1.62-1.57 m, 18H), 0.88 (t, 12H, J = 7.6).

13C NMR (100 MHz, CDCl3) δ 161.5, 142.7, 141.5, 131.8, 130.9, 67.2, 67.1, 52.4, 44.4, 41.7, 41.5, 38.8, 37.8, 36.0, 34.0, 31.4, 30.5, 29.1, 23.9, 23.1, 14.2, 11.3, 11.2.
13 C NMR (100 MHz, CDCl 3) δ 161.5, 142.7, 141.5, 131.8, 130.9, 67.2, 67.1, 52.4, 44.4, 41.7, 41.5, 38.8, 37.8, 36.0, 34.0, 31.4, 30.5, 29.1, 23.9, 23.1 , 14.2, 11.3, 11.2.

실시예Example 9:  9: 비스(사이클로부틸메틸)헥사하이드로Bis (cyclobutylmethyl) hexahydro -3,7--3,7- 메타노사이클로부타인덴Methanocyclobutaine -1,2-디카르복실레이트(-1,2-dicarboxylate ( DNOBDNOB -2)-2)

Figure 112014092097253-pat00035
Figure 112014092097253-pat00035

1.30 g(5.45 mmole)의 3,7-메타노-3H-사이클로부[f]틴딘-1,2-디카르복실산, 2a, 3a, 4a, 6a, 7, 7a-헥사하이드로디메틸에스터를 3 mL의 테트라하이드로퓨란과 15 mL의 벤젠 용매에 녹인 후 4.74 g(54.47 mmole)의 사이클로메탄올과 1.05 g(5.45 mmole)의 파라톨루엔설폰 산을 첨가하여 60℃에서 12시간 동안 반응시켰다. 상기 혼합액에 10 mL의 수용액을 첨가한 후 50 mL의 에틸에테르로 추출하였다. 상기 추출물은 무수황산마그네슘으로 수분을 제거한 다음 용매를 감압 농축시켜 컬럼 분리(핵산:에틸아세테이트 = 50:1)를 통해 0.92 g(2.40 mmole, 3,7-메타노-3H-사이클로부[f]틴딘-1,2-디카복실릭산, 2a, 3a, 4a, 6a, 7, 7a-헥사하이드로디메틸에스터의 분자량을 고려한 생성률: 44.0%)의 DNOB-2를 얻었다.The mixture of 1.30 g (5.45 mmole) of 3,7-methano-3H-cyclo [ f ] tindine-1,2-dicarboxylic acid, 2a, 3a, 4a, 6a, 7a-hexahydrodimethyl ester (54.47 mmole) of cyclomethanol and 1.05 g (5.45 mmole) of para-toluenesulfonic acid were added to the reaction mixture and reacted at 60 ° C for 12 hours. 10 mL of an aqueous solution was added to the mixed solution, and the mixture was extracted with 50 mL of ethyl ether. The extract was dried over anhydrous magnesium sulfate, and the solvent was concentrated under reduced pressure. 0.92 g (2.40 mmole, 3,7-methano-3H-cyclobutane [ f ]) was obtained through column separation (nucleic acid: ethyl acetate = 50: 2-dicarboxylic acid, 2a, 3a, 4a, 6a, 7, 7a-hexahydrodimethyl ester: 44.0%).

상기 DNOB-2 화합물에 대한 NMR 분석 결과는 다음과 같다: The NMR analysis results for the DNOB-2 compound are as follows:

1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ 5.65-5.63 (m, 1H), 5.55-5.53 (m, 1H), 4.17-4.08 (m, 4H), 3.20-3.16 (m, 1H), 2.79 (d, 1H, J = 3.2), 2.72-2.68 (m, 4H), 2.35 (d, 1H, J = 4.4), 2.27-2.22 (m, 3H), 2.08-2.01 (m, 4H), 1.95-1.75 (m, 8H), 1.49 (d, 1H, J = 10.4), 1.29 (d, 1H, J = 10.4). 1 H NMR (400 MHz, CDCl 3) δ 5.65-5.63 (m, 1H), 5.55-5.53 (m, 1H), 4.17-4.08 (m, 4H), 3.20-3.16 (m, 1H), 2.79 (d , 1H, J = 3.2), 2.72-2.68 (m, 4H), 2.35 (d, 1H, J = 4.4), 2.27-2.22 (m, 3H), 2.08-2.01 (m, 4H), 1.95-1.75 ( m, 8H), 1.49 (d, 1H, J = 10.4), 1.29 (d, 1H, J = 10.4).

13C NMR (100 MHz, CDCl3) δ 161.6, 142.7, 141.5, 131.8, 131.0, 68.4, 52.4, 44.5, 41.8, 41.5, 37.9, 36.1, 34.3, 34.1, 31.4, 25.0, 24.9, 18.6.
13 C NMR (100 MHz, CDCl 3) δ 161.6, 142.7, 141.5, 131.8, 131.0, 68.4, 52.4, 44.5, 41.8, 41.5, 37.9, 36.1, 34.3, 34.1, 31.4, 25.0, 24.9, 18.6.

실시예Example 10: 본 발명에서 제조된 화합물들의 물성 10: Properties of the compounds prepared in the present invention

통상적으로 고에너지 추진제의 가소제 함량은 1-20중량%이고 복합화약의 가소제 함량은 약 10중량% 이하이기 때문에, 가소제의 에너지와 물성은 매우 중요한 요소이다. 본 발명에서 제조된 노보넨-유래 화합물들(참고: 표 2)은 물성이 매우 우수하고, 안정적일 뿐 아니라, 고에너지를 함유하고 있음을 확인할 수 있었다(표 3).
The energy and physical properties of the plasticizer are very important because the plasticizer content of the high energy propellant is typically 1-20 wt% and the plasticizer content of the composite powder is about 10 wt% or less. It was confirmed that the norbornene-derived compounds (Table 2) prepared in the present invention had excellent physical properties, stability, and high energy (Table 3).

## 화학식The
(분자량)(Molecular Weight)
점도Viscosity
(( cPcP atat 25℃) 25 ° C)
TT dd (℃)(° C) TT gg (℃)(° C) 밀도density ΔΔ HH ff
(( KcalKcal // molmol ))
NOR-1NOR-1 C25H42O4
(406.5986)
C 25 H 42 O 4
(406.5986)
28.128.1 248248 -82.50-82.50 1.0181.018 -210.8(g)
-258.6(s)
-210.8 (g)
-258.6 (s)
NOR-2NOR-2 C25H42O4
(406.5986)
C 25 H 42 O 4
(406.5986)
33.833.8 241241 -83.16-83.16 1.0211.021 -206.1(g)
-253.9(s)
-206.1 (g)
-253.9 (s)
NOR-3NOR-3 C19H26O4
(318.4073)
C 19 H 26 O 4
(318.4073)
24.024.0 235235 -65.91 +
상변화
-65.91 +
Phase change
0.9640.964 -119.0(g)
-158.4(s)
-119.0 (g)
-158.4 (s)
NOR-4NOR-4 C27H46O4
(434.6517)
C 27 H 46 O 4
(434.6517)
24.024.0 274274 측정값
X
Measures
X
0.9650.965 -217.7(g)
-268.3(s)
-217.7 (g)
-268.3 (s)
NOR-5NOR-5 C27H28O4
(416.5088)
C 27 H 28 O 4
(416.5088)
18.918.9 212212 -- 1.0861.086 -118.8(g)
-158.1(s)
-118.8 (g)
-158.1 (s)
NOB-1NOB-1 C27H44O4
(432.6359)
C 27 H 44 O 4
(432.6359)
30.630.6 248248 -85.86-85.86 0.9710.971 -188.0(g)
-238.6(s)
-188.0 (g)
-238.6 (s)
NOB-2NOB-2 C21H28O4
(344.4446)
C 21 H 28 O 4
(344.4446)
66.166.1 244244 -71.14-71.14 1.0871.087 -100.4(g)
-142.5(s)
-100.4 (g)
-142.5 (s)
DNOB-1DNOB-1 C30H46O4
(470.6838)
C 30 H 46 O 4
(470.6838)
316.6316.6 250250 -- 1.0231.023 -161.7(g)
-216.6(s)
-161.7 (g)
-216.6 (s)
DNOB-2DNOB-2 C24H30O4
(382.4926)
C 24 H 30 O 4
(382.4926)
103.5103.5 272272 -80.18-80.18 1.1061.106 -74.9(g)
-121.3(s)
-74.9 (g)
-121.3 (s)

본 발명의 화합물들의 특성.
Properties of the Compounds of the Invention.

약어: g, 가스 상태; 및 s, 고체 상태.
Abbreviation: g, gaseous state; And s, solid state.

본 발명의 가소제는 비극성 가소제와 비슷한 형태의 구조를 유지하면서 고리긴장이 있는 에너지기가 포함된 비극성 고에너지 가소제이다. 따라서, 본 발명의 노보넨계 화합물들의 직선 구조는 고분자 사슬을 잘 분리시킬 수 있으므로, 가소제로 적합한 화학구조이며 극성을 띠지 않아 가공 중 화약 충진물의 변형이 일어나지 않을 뿐 아니라, 최종 제품의 물성과 안정성을 유지 또는 높은 성능을 기대할 수 있다. 또한, 일반적인 비극성 가소제와 달리 고리긴장 에너지를 함유하고 있어 에너지도 높다. 따라서, 본 발명의 비극성 고에너지 가소제는 열적/화학적 특성이 우수하며 특히 에너지의 함량조절 할 수 있다는 장점이 있고, 고성능 추진제의 용도로 사용될 수 있으며, 추진제나 복합화약에 단독으로 사용하거나 또는 기존 에너지 가소제와 혼합하여 사용하기에 매우 유망한 물질이다. 더욱이, 본 발명의 화합물들은 높은 에너지를 갖는 비극성 가소제로서 최초로 제공되며, 이에 대한 기대 효과가 매우 높을 것으로 예상된다.
The plasticizer of the present invention is a non-polar high energy plasticizer containing an energy group having a ring tension while maintaining a structure similar to that of a non-polar plasticizer. Therefore, since the linear structure of the norbornene-based compounds of the present invention can separate the polymer chains well, it has a suitable chemical structure as a plasticizer and does not exhibit polarity, so that deformation of the chargeable powder does not occur during processing, and the physical properties and stability Maintenance or high performance can be expected. Also, unlike general nonpolar plasticizers, they contain ring tension energy and have high energy. Therefore, the nonpolar high-energy plasticizer of the present invention is excellent in thermal / chemical properties and particularly has an advantage that it can control the energy content and can be used as a high-performance propellant. It can be used alone for a propellant or a composite explosive, It is a very promising material for mixing with plasticizers. Moreover, the compounds of the present invention are first provided as non-polar plasticizers with high energy, and the expected effect thereof is expected to be very high.

이상으로 본 발명의 내용의 특정한 부분을 상세히 기술하였는바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서, 이러한 구체적 기술은 단지 일 구현예일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백할 것이다. 따라서, 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항과 그의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it will be understood by those skilled in the art that various changes and modifications may be made without departing from the spirit and scope of the invention as defined in the appended claims. It will be obvious. Accordingly, the actual scope of the present invention will be defined by the appended claims and their equivalents.

Claims (11)

다음의 화학식 II 내지 화학식 VI 중 어느 하나의 화학식으로 표시되는 비극성(nonpolar) 고에너지 노보넨계 화합물:
[화학식 II]
Figure 112015127693604-pat00037

[화학식 III]
Figure 112015127693604-pat00038

[화학식 IV]
Figure 112015127693604-pat00039

[화학식 V]
Figure 112015127693604-pat00040

[화학식 VI]
Figure 112015127693604-pat00041
A nonpolar high energy norbornene compound represented by the following formula (II) to (VI):
≪ RTI ID = 0.0 &
Figure 112015127693604-pat00037

(III)
Figure 112015127693604-pat00038

(IV)
Figure 112015127693604-pat00039

(V)
Figure 112015127693604-pat00040

(VI)
Figure 112015127693604-pat00041
제1항에 있어서, 상기 노보넨계 화합물은 고리긴장 에너지기(ring strain energy group)를 포함하는 것인 노보넨계 화합물.The norbornene-based compound according to claim 1, wherein the norbornene-based compound comprises a ring strain energy group. 제1항에 있어서, 상기 노보넨계 화합물은 25℃에서 66 cP(centi-poise) 이하의 점도를 나타내는 것인 노보넨계 화합물.The norbornene-based compound according to claim 1, wherein the norbornene-based compound exhibits a viscosity of less than 66 cP (centi-poise) at 25 ° C. 제1항에 있어서, 상기 노보넨계 화합물은 -71℃ 이하 범위의 유리전이온도(glass transition temperature, Tg)를 가지는 것인 노보넨계 화합물.The norbornene compound according to claim 1, wherein the norbornene compound has a glass transition temperature (T g ) in a range of -71 ° C or lower. 제1항에 있어서, 상기 노보넨계 화합물은 210℃ 내지 280℃ 범위의 분해온도(decomposition temperature, Td)를 가지는 것인 노보넨계 화합물.The norbornene-based compound according to claim 1, wherein the norbornene-based compound has a decomposition temperature (T d ) in the range of 210 ° C to 280 ° C. 다음의 화학식 I의 노보넨계 화합물 및 제1항 내지 제5항 중 어느 하나의 항의 노보넨계 화합물로 구성된 군으로부터 선택된 하나 이상의 노보넨계 화합물을 포함하는 고에너지 가소제 조성물:
[화학식 I]
Figure 112015127693604-pat00042
.
A high energy plasticizer composition comprising at least one norbornene-based compound selected from the group consisting of norbornene-based compounds of the following general formula (I) and norbornene-based compounds of any one of claims 1 to 5:
(I)
Figure 112015127693604-pat00042
.
제6항에 있어서, 상기 노보넨계 화합물은 가소제 조성물의 총 중량 기준으로 1 내지 99중량%(wt%)의 양으로 포함되는 것인 고에너지 가소제 조성물.The high energy plasticizer composition of claim 6, wherein the norbornene-based compound is included in an amount of 1 to 99 wt% (wt%) based on the total weight of the plasticizer composition. 제6항에 있어서, 상기 가소제 조성물은 에너지를 포함하는 다른 가소제 또는 에너지를 포함하지 않는 가소제를 추가적으로 포함하는 것인 고에너지 가소제 조성물.7. The high energy plasticizer composition of claim 6, wherein the plasticizer composition further comprises a plasticizer that does not contain energy or other plasticizer. 제6항에 있어서, 상기 가소제 조성물은 결합제로서 화약 또는 추진제에 사용되는 것인 고에너지 가소제 조성물.7. The high energy plasticizer composition of claim 6, wherein the plasticizer composition is used as a binder in propellants or propellants. 제9항에 있어서, 상기 가소제 조성물은 화약에 사용되는 경우 총 중량 기준으로 5중량% 내지 8중량%인 것인 고에너지 가소제 조성물.The high energy plasticizer composition of claim 9, wherein the plasticizer composition is from 5% to 8% by weight, based on the total weight of the composition. 제9항에 있어서, 상기 가소제 조성물은 추진제에 사용되는 경우 총 중량 기준으로 2중량% 내지 15중량%인 것인 고에너지 가소제 조성물.The high energy plasticizer composition of claim 9, wherein the plasticizer composition is from 2% to 15% by weight based on the total weight of the plasticizer composition when used in a propellant.
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Chemistry and Technology of Fuels and Oils, 2008, Vol.44, No.1, pp.50-54 *

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