KR102237752B1 - 디니트로트리옥소헥사아자[3.3.3]프로펠레인 및 이의 제조방법 - Google Patents

디니트로트리옥소헥사아자[3.3.3]프로펠레인 및 이의 제조방법 Download PDF

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KR102237752B1
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dinitrotrioxohexaaza
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alkyl
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KR1020200159861A
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김영규
이병일
김남태
장세욱
송민규
김승희
권국태
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국방과학연구소
서울대학교산학협력단
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    • C07D487/00—Heterocyclic compounds containing nitrogen atoms as the only ring hetero atoms in the condensed system, not provided for by groups C07D451/00 - C07D477/00
    • C07D487/12—Heterocyclic compounds containing nitrogen atoms as the only ring hetero atoms in the condensed system, not provided for by groups C07D451/00 - C07D477/00 in which the condensed system contains three hetero rings
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Abstract

본 발명은 분자화약으로 사용 가능한 디니트로트리옥소헥사아자[3.3.3]프로펠레인 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 둔감성 및 구조적 안정성이 우수한 분자화약을 제공할 수 있다.

Description

디니트로트리옥소헥사아자[3.3.3]프로펠레인 및 이의 제조방법{DINITROTRIOXOHEXAZA[3,3,3]PROPELLANE AND A METHOD FOR PREPARING THE SAME}
본 발명은 분자화약으로 사용 가능한 디니트로트리옥소헥사아자[3.3.3]프로펠레인 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
현재까지 미국 등 선진 각국에서 개발된 고성능, 고밀도의 분자화약의 경우 뛰어난 폭발 특성을 지니는 반면 둔감성이 낮은 문제점이 있었다. 예를 들면, isowurtzitane 구조를 지니는 hexanitrohexaazaisowurtzitane(CL-20) 화합물 경우, 밀도가 1.98 g/cm3 이나 충격민감도가 5 J로 충격에 취약하다. glycoluril 구조를 지니는 dinitroglycoluril(DNGU)의 경우, 밀도는 1.94 g/cm3 이고 충격민감도가 7 J로 상기 CL-20에 비하여 충격에는 상대적으로 둔감하나 수분에 의해 분해되기 쉬워 구조적 안정성이 떨어진다.
이에 본 발명자들은 디니트로트리옥소헥사아자[3.3.3]프로펠레인을 제조함으로써 기존 분자화약의 고성능 및 고밀도화에 따른 둔감성 저하 및 구조적 안정성이 낮은 문제점을 해결할 수 있음을 확인하고 본 발명을 완성하였다.
중국 특허 105294703B (2018.01.23. 공고)
본 발명의 목적은, 둔감성 및 구조적 안정성이 우수한 분자화약 및 이의 제조방법을 제공하는데 있다.
또한, 본 발명의 목적은 높은 대칭성 구조로 고밀도의 분자화약 및 이의 제조방법을 제공하는데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제(들)로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제(들)는 이하의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 일 측면에 따르면, 본 발명은,
하기 화학식 1로 표시되는 디니트로트리옥소헥사아자[3.3.3]프로펠레인 화합물을 제공한다:
[화학식 1]
Figure 112020126952012-pat00001
상기 식에서, R은 H, C1~C20 알킬, 시클로알킬, 아릴알킬, 또는 아릴이고, 상기 알킬 또는 아릴은 산소, 질소, 황 및 할로겐으로부터 선택되는 이종원자 또는 불포화기를 그 안에 포함할 수 있으며; X는 O 이다.
또한, 본 발명은, 하기 화학식 1로 표시되는 디니트로트리옥소헥사아자[3.3.3]프로펠레인 화합물로서, 분자화약 제조에 사용되는, 디니트로트리옥소헥사아자[3.3.3]프로펠레인 화합물을 제공한다:
[화학식 1]
Figure 112020126952012-pat00002
상기 식에서, R 및 X는 상기에서 정의된 바와 동일하다.
또한, 본 발명은, 하기 화학식 1로 표시되는 디니트로트리옥소헥사아자[3.3.3]프로펠레인 화합물로서, 충격 민감도가 60 ~ 80 J인, 디니트로트리옥소헥사아자[3.3.3]프로펠레인 화합물을 제공한다:
[화학식 1]
Figure 112020126952012-pat00003
상기 화학식 1, 2, 3에서, R 및 X는 상기에서 정의된 바와 동일하다.
또한, 상기 화합물은 밀도가 2~2.05 g/ml일 수 있다.
또한, 상기 화합물의 폭발속력은 7000~8000 m/s 일 수 있다.
본 발명의 다른 일 측면에 따르면, 본 발명은, 하기 화학식 2의 화합물에 니트로기(-NO2)를 도입하는 것을 포함하는, 하기 화학식 1로 표시되는 디니트로트리옥소헥사아자[3.3.3]프로펠레인 화합물의 제조방법을 제공한다:
[화학식 2]
Figure 112020126952012-pat00004
[화학식 1]
Figure 112020126952012-pat00005
상기 화학식 1, 2, 3에서, R 및 X는 상기에서 정의된 바와 동일하다.
또한, 본 발명은, 하기 화학식 3의 화합물에 고리화 및 탈보호를 하여 하기 화학식 2로 표시되는 화합물을 제조하는 단계(1단계); 및 하기 화학식 2로 표시되는 화합물에 니트로기(-NO2)를 도입하는 단계(2단계);를 포함하는, 화학식 1로 표시되는 디니트로트리옥소헥사아자[3.3.3]프로펠레인 화합물의 제조방법을 제공한다:
[화학식 3]
Figure 112020126952012-pat00006
[화학식 2]
Figure 112020126952012-pat00007
[화학식 1]
Figure 112020126952012-pat00008
상기 화학식 1, 2, 3에서, R 및 X는 상기에서 정의된 바와 동일하다.
또한, 상기 화학식 3의 화합물은 요산에 염화나트륨 수용액과 암모니아 수용액을 반응시켜 제조된 것 일 수 있다.
또한, 상기 1단계는 화학식 3의 화합물에 카르보닐기를 도입하여 고리화 하는 단계(1a 단계); 및 1a 단계에서 제조된 화합물의 보호기를 촉매를 사용하여 제거하는 탈보호 단계(1b 단계);를 포함하는 것 일 수 있다.
또한, 상기 2단계는 화학식 2로 표시되는 화합물에 유기산과 질산을 사용하여 니트로기(-NO2)를 도입하는 것 일 수 있다.
또한, 상기 유기산은 트리플루오로 아세트산일 수 있다.
또한, 상기 질산은 발연질산일 수 있다.
본 발명의 또 다른 일 측면에 따르면, 본 발명은, 상기 디니트로트리옥소헥사아자[3.3.3]프로펠레인 화합물로 제조된 분자화약을 제공한다.
본 발명의 디니트로트리옥소헥사아자[3.3.3]프로펠레인 및 이의 제조방법에 따르면, 둔감성과 구조적 안정성이 향상된 분자화약을 제조할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 디니트로트리옥소헥사아자[3.3.3]프로펠레인 및 이의 제조방법에 따르면, 본 발명의 디니트로트리옥소헥사아자[3.3.3]프로펠레인은 밀도와 폭발속력에서는 기존의 분자화약과 유사한 성능을 가지면서도 둔감성(충격민감도)와 구조적 안정성이 월등히 향상된 효과가 있다.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1는 본 발명의 일 실시예에 따른 2,6-디니트로-3,7,10-트리옥소-2,4,6,8,9,11-헥사아자[3.3.3]프로펠레인의 X선 회절 분석결과이다.
이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것을 달성하는 방법은 첨부된 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다.
그러나 본 발명은 이하에 개시되는 실시예들에 의해 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
또한, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기술 등이 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있다고 판단되는 경우 그에 관한 자세한 설명은 생략하기로 한다.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
디니트로트리옥소헥사아자[3.3.3]프로펠레인 화합물
본 발명은 하기 화학식 1로 표시되는 디니트로트리옥소헥사아자[3.3.3]프로펠레인 화합물을 제공한다:
[화학식 1]
Figure 112020126952012-pat00009
상기 식에서, R은 H, C1~C20 알킬, 시클로알킬, 아릴알킬, 또는 아릴이고, 상기 알킬 또는 아릴은 산소, 질소, 황 및 할로겐으로부터 선택되는 이종원자 또는 불포화기를 그 안에 포함할 수 있으며, X는 O 이다.
본 발명의 디니트로트리옥소헥사아자[3.3.3]프로펠레인 화합물은 글리콜유릴(glycoluril) 구조보다 사이클릭 우레아(cyclic urea) 구조가 하나 더 치환된 삼각고리 화합물인 아자[3.3.3]프로펠레인을 골격 구조로 함으로써, 둔감성과 구조적 안정성을 향상시키고, 동시에 높은 대칭성으로 고밀도를 가진다. 또한, 질소 함량을 높여 고 에너지(HEMs; High energy materials) 물질을 제공할 수 있다.
본 발명의 디니트로트리옥소헥사아자[3.3.3]프로펠레인 고 에너지 물질로서 상기 화합물은 분자화약 제조에 사용될 수 있고, 밀도가 2~2.05 g/ml, 폭발속력은 7000~8000 m/s 로 기존의 분자화약과 유사하면서도, 충격 민감도가 60 ~ 80 J 로 기존의 분자화약에 비해 크게 향상되었다.
디니트로트리옥소헥사아자[3.3.3]프로펠레인 화합물의 제조방법
본 발명은 하기 반응식 1로 표시되는 디니트로트리옥소헥사아자[3.3.3]프로펠레인 화합물의 제조방법을 제공한다:
[반응식 1]
Figure 112020126952012-pat00010
상기 식에서, R은 H, C1~C20 알킬, 시클로알킬, 아릴알킬, 또는 아릴이고, 상기 알킬 또는 아릴은 산소, 질소, 황 및 할로겐으로부터 선택되는 이종원자 또는 불포화기를 그 안에 포함할 수 있으며, X는 O 이다.
상기 화합물(2)는 요산에 염화나트륨 수용액과 암모니아 수용액을 반응시켜 제조되는 글리콜유릴 디아민이 사용될 수 있다.
상기 화합물(2)에서 화합물(3)을 제조하는 과정은, 화합물(2)에 고리화 및 탈보호를 하여 수행될 수 있다. 더욱 상세하게는, 화합물(2)에 카르보닐기를 도입하여 고리화 하는 단계(1a 단계) 및 1a 단계에서 제조된 화합물의 보호기를 촉매를 사용하여 제거하는 탈보호 단계(1b 단계)를 포함할 수 있다.
상기 카르보닐기 도입을 위한 R-CO-X 시약 중, R은 H, 또는 산소, 질소, 황, 염소 등의 이종원자 또는 불포화기를 포함할 수 있는 C1~C20의 알킬, 시클로알킬, 알콕시, 아릴알킬 또는 아릴을 나타내고, X는 Cl, Br, I, H, 또는 R과 같거나 같지 않은 산소, 질소, 황 등의 이종원자 또는 불포화기를 포함할 수 있는 C1~C20의 알킬, 시클로알킬, 알콕시, 아릴알킬 또는 아릴을 나타낸다. 상기 정의에 해당하는 R-CO-X 시약의 구체적인 종류는 당업자에 의해 임의 선택되어 사용될 수 있는 것이나, 예로서 벤질클로로포르메이트 등의 포르메이트류; 디터셔리부틸 디카보네이트 등의 카보네이트류; 디이미다졸카보닐 등의 우레아류; 카바메이트류; 옥살릭클로라이드 등의 포스젠류; 포름알데하이드 등의 알데하이드류가 언급될 수 있다. 상기 카르보닐기의 도입반응은 당업계에 알려진 통상의 반응 조건에 의하여 수행될 수 있으나, 예로서 실온이나 환류조건의 온도에서 1시간 혹은 그 이상의 시간 조건에 의해 실시될 수 있고, 필요에 따라 통상적으로 사용되는 적당한 염기 또는 산 보조시약이 사용될 수 있다.
상기 탈보호 단계는 상기 1a 단계의 고리화된 화합물의 질소에 결합된 유기 작용기들을 제거하는 질소의 탈보호화에 의해 수행된다. 상기 탈보호화는 상기 고리화된 화합물에 존재하는 작용기에 따라, 적당한 염산, 황산, 질산, 초산, 트리플루오로아세트산 등을 포함하는 유기산 또는 무기산의 조건 하에서, 또는 수산화나트륨 용액, 암모니아 용액, 하이드라이드, 삼차아민 등의 유기, 무기 염기의 조건 하에서, 또는 중성 조건 하에서, 구리, 세슘, 철, 할로알루미늄, 사마륨(samarium), 마그네슘, 이터븀, 티타늄, 주석 등의 금속 촉매 또는 비금속 촉매를 사용하여 실시될 수 있다. 상기 탈보호 조건 및 적당한 촉매는 특별히 제한되지 않으며, 제거하고자 하는 작용기에 따라 당업자에 의해 적절하게 선택되어 실시할 수 있다.
상기 화합물(3)에서 화합물(4)을 제조하는 과정은, 화합물(3)에 니트로기(-NO2)를 도입하여 수행될 수 있다. 더욱 상세하게는 화합물(3)에 유기산과 질산을 사용하여 니트로기(-NO2)를 도입할 수 있다. 니트로기를 도입하는 과정은 화합물(3)을 트리플루오로아세트산 등을 포함하는 유기산 또는 무기산의 조건 하에서, 질산 등과 반응시켜 수행될 수 있다.
디니트로트리옥소헥사아자[3.3.3]프로펠레인 화합물로 제조된 분자화약
본 발명은 상기 디니트로트리옥소헥사아자[3.3.3]프로펠레인 화합물로 제조된 분자화약을 제공한다.
디니트로트리옥소헥사아자[3.3.3]프로펠레인 화합물은 상기 기재된 바와 같고, 상기 분자화약은 본 발명의 기술분야에서 알려진 통상의 방법으로 제조될 수 있으며, 특별히 제한되지 않는다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
실시예
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
시약 및 재료
소듐 클로라이드(NaCl), 소듐 퍼설페이트(Na2S2O8), 28% 암모니아 수용액(aq. NH3), 디터셔리부틸 디카보네이트(BoC2O), 트리에틸아민(TEA), 트리플루오로 아세트산(CF3COOH)과 아세톤(Acetone), 에탄올(EtOH), 디메틸 설폭사이드(DMSO), 디메틸 포름아미드(DMF) 및 염화 메틸(CH2Cl2)의 용매류는 대정화금사의 시약을 사용하였다. N,N-디메틸아미노 피리딘(DMAP)는 Alfa사의 시약을 사용하였다. 발연질산(HNO3)은 Sigma-Aldrich사의 것을 사용하였다. NMR 측정에 사용된 듀트륨이 치환된 디메틸 설폭사이드(DMSO-d 6 )는 Cambridge Isotope Laboratories사의 시약을 사용하였다.
실시예 1: 글리코루유릴 디아민의 합성
Figure 112020126952012-pat00011
상기 반응식에 나타낸 것과 같이 화합물(1)'로 표시된 요산(8.6 g, 51.16밀리몰)과 NaCl(20 g)을 증류수 (75 ml)를 넣고 교반하였다. 교반 중인 용액에 28% 암모니아 수용액(35 ml)을 적가한 뒤, -10 ℃ 까지 온도를 낮춘다. 그 후, 소듐 퍼설페이트(48.7 g, 204.62밀리몰)을 온도를 유지할 수 있도록 천천히 가하였다. 적가가 끝난 후, -10 ℃에서 2시간 동안 교반하였다. 그 후에 28% 암모니아 수용액(50 ml)를 추가로 적가한 뒤 상온에서 1시간 교반하였다. 반응이 끝나면 용액을 거르고 모액을 분리한다. 얻어진 모액은 1시간 동안 상온에서 감압증류한 후 비이커에 옮겨 담아 5일간 상온에서 재결정하였다. 결정화된 화합물은 필터로 거른 후, 물, 에탄올, 아세톤을 이용하여 씻어내면 투명한 결정형의 글리코유릴 디아민(5.56 g, 수율 64%)을 얻었다. NMR 분석을 통해 화합물(2)'이 합성되었음을 확인하였다.
NMR 분석 결과:
1H NMR (DMSO-d 6) δ 7.02 (s, 4H), 2.37 (s, 4H)
13C NMR (DMSO-d 6) δ 157.8, 87.3
실시예 2: 3,7,10-트리옥소-2,4,6,8,9,11-헥사아자[3.3.3]프로펠레인의 합성
Figure 112020126952012-pat00012
상기 반응식에 나타낸 것과 같이, 화합물(2)'로 표시된 글리콜유릴 디아민(2.0 g, 11.61밀리몰)과 디메틸아미노 피리딘(0.71 g, 5.81밀리몰)을 디메틸설폭사이드(10 mL)와 N,N'-디메틸포름아마이드(20 mL)에 녹였다. 트리에틸아민 (13 ml, 93.27밀리몰)를 넣고 디터셔리부틸 디카보네이트 (22 mL, 95.76밀리몰)를 천천히 적가한 뒤, 12 시간 이상 실온에서 교반하였다. 반응 후 염화 메틸으로 추출하여 감압 증류한 다음, 실리카 겔(100 g)과 전개액 (헥산:에틸 아세테이트= 2:1)을 사용한 컬럼 크로마토그래피를 이용하여 용액 속 디메틸설폭사이드와 N,N'-디메틸포름아마이드를 제거한다. 그 후, 컬럼을 통과한 용액을 감압 증류하여 고상의 중간체를 얻는다.
얻어진 고체는 얼음으로 -10 ℃ 이하로 온도를 낮춘 유리 반응기에서 트리플루오로 아세트산 (20 ml)을 천천히 적가하고 12시간 동안 교반한 뒤, 트리플루오로 아세트산을 감압 증류하여 제거하였다. 얻어진 모액은 아세톤(200 mL)을 적가하여 1시간 이상 상온에서 교반한 뒤, 침전물을 아세톤으로 충분히 씻어내어 거른다. 거른 침전물은 건조하여 흰색 고체(1.44 g, 수율 63%)를 얻었다. NMR 분석을 통해 화합물(3)'이 합성되었음을 확인하였다.
NMR 분석 결과:
1H NMR (DMSO-d 6) δ 8.06 (s, 6H)
13C NMR (DMSO-d 6) δ 157.2, 81.2
실시예 3: 2,6-디니트로-3,7,10-트리옥소-2,4,6,8,9,11-헥사아자[3.3.3] 프로펠레인의 합성
Figure 112020126952012-pat00013
상기 반응식에 나타낸 것과 같이, 화합물 (3)'으로 표시된 3,7,10-트리옥소-2,4,6,8,9,11-헥사아자[3.3.3]프로펠레인(2.0 g, 10.09 밀리몰)을 트리플루오로 아세트산 (10 ml)에 적가한 후, 얼음물에 반응 용기를 넣고 5분간 교반하였다. 그 후, 발연질산 (25 ml)을 천천히 적가한 후 반응 용기를 상온에서 5분간 교반하였다. 용액이 투명해지면 100 ℃로 반응 온도를 올리고 24 시간 동안 교반하였다. 반응이 종료된 후, 침전물을 조심스럽게 걸렀다. 걸러진 침전물은 트리플루오로 아세트산으로 씻은 뒤, 염화 메틸으로 씻어내었다. 그 후, 감압 상태에서 6 시간 이상 건조하여 하얀 고체(2.50 g, 수율 86%)를 얻었다. 얻어진 화합물은 NMR과 원소분석을 통해 화합물(4)'가 합성되었음을 확인하였다.
얻어진 백색 고체는 유기용매 혼합액(6 ml, 메탄올:아세토니트릴:에틸아세테이트:=1:1:1)을 이용하여 재결정한 뒤, X선 회절 분석을 통해 그 구조를 확인하였다.
NMR 분석 결과:
1H NMR (DMSO-d 6) δ 10.89 (s, 2H), 9.69 (s, 2H)
13C NMR (DMSO-d 6) δ 157.2, 145.8, 81.2
원소분석 결과:
계산치 C 20.84, H 1.4, N 38.89
실측치 C 20.84, H 1.32, N 39.07
실시예 4: 타 분자화약과의 성능비교
실시예 3에서 합성된 2,6-디니트로-3,7,10-트리옥소-2,4,6,8,9,11-헥사아자[3.3.3] 프로펠레인으로 제조된 분자화약에 대하여 DSC 분석, 밀도, 충격 민감도를 측정하고 분자 화약의 성능을 계산하여 아래와 같은 값을 얻었다.
DSC 분석 결과: Td (onset) 205 ℃
밀도 측정결과: 2.032 g/cm3
충격 민감도 측정결과: 79 J
분자 화약 성능 계산 (EXPLO5_V6.03 이용):
Oxygen balance = -27.76264 %
Enthalpy of formation = -3170.28 kJ/kg
Detonation pressure = 23.12373 GPa
Detonation velocity = 7603.299 m/s
본 발명에 따른 2,6-디니트로-3,7,10-트리옥소-2,4,6,8,9,11-헥사아자[3.3.3] 프로펠레인으로 제조된 분자화약의 밀도, 폭발속력 및 충격민감도를 종래의 타 분자화약의 알려진 값과 비교하여 아래 표 1에 나타내었다.
[표 1]
Figure 112020126952012-pat00014
상기 표 1에 따르면, 본 발명에 따른 디니트로트리옥소헥사아자[3.3.3]프로펠레인(DNTOHAP)는, 밀도는 다중고리 구조를 지니는 CL-20에 근접하고, 폭발속력은 DNGU와 유사하지만, 충격민감도(둔감성)가 두 화합물(CL-20, DNGU)에 비해 월등하게 향상된 것을 알 수 있다.
지금까지 본 발명에 따른 디니트로트리옥소헥사아자[3.3.3]프로펠레인 및 이의 제조방법에 관한 구체적인 실시예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 실시 변형이 가능함은 자명하다.
그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
즉, 전술된 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며, 한정적인 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술될 특허청구범위에 의하여 나타내어지고, 그 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (13)

  1. 하기 화학식 1로 표시되는 디니트로트리옥소헥사아자[3.3.3]프로펠레인 화합물:
    [화학식 1]
    Figure 112020126952012-pat00015

    상기 식에서,
    R은 H, C1~C20 알킬, 시클로알킬, 아릴알킬, 또는 아릴이고, 상기 알킬 또는 아릴은 산소, 질소, 황 및 할로겐으로부터 선택되는 이종원자 또는 불포화기를 그 안에 포함할 수 있으며; X는 O 이다.
  2. 하기 화학식 1로 표시되는 디니트로트리옥소헥사아자[3.3.3]프로펠레인 화합물로서,
    분자화약 제조에 사용되는 것을 특징으로 하는,
    디니트로트리옥소헥사아자[3.3.3]프로펠레인 화합물:
    [화학식 1]
    Figure 112021022436936-pat00016

    상기 식에서,
    R은 H, C1~C20 알킬, 시클로알킬, 아릴알킬, 또는 아릴이고, 상기 알킬 또는 아릴은 산소, 질소, 황 및 할로겐으로부터 선택되는 이종원자 또는 불포화기를 그 안에 포함할 수 있으며; X는 O 이다.
  3. 하기 화학식 1로 표시되는 디니트로트리옥소헥사아자[3.3.3]프로펠레인 화합물로서,
    충격 민감도가 60 ~ 80 J인 것을 특징으로 하는,
    디니트로트리옥소헥사아자[3.3.3]프로펠레인 화합물:
    [화학식 1]
    Figure 112021022436936-pat00017

    상기 식에서,
    R은 H, C1~C20 알킬, 시클로알킬, 아릴알킬, 또는 아릴이고, 상기 알킬 또는 아릴은 산소, 질소, 황 및 할로겐으로부터 선택되는 이종원자 또는 불포화기를 그 안에 포함할 수 있으며; X는 O 이다.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 화합물은 밀도가 2~2.05 g/ml인 것을 특징으로 하는,
    디니트로트리옥소헥사아자[3.3.3]프로펠레인 화합물.
  5. 제 3항에 있어서,
    상기 화합물의 폭발속력은 7000~8000 m/s 인 것을 특징으로 하는,
    디니트로트리옥소헥사아자[3.3.3]프로펠레인 화합물.
  6. 하기 화학식 2의 화합물에 니트로기(-NO2)를 도입하는 것을 포함하는,
    하기 화학식 1로 표시되는 디니트로트리옥소헥사아자[3.3.3]프로펠레인 화합물의 제조방법:
    [화학식 2]
    Figure 112021022436936-pat00018

    상기 식에서,
    R은 H, C1~C20 알킬, 시클로알킬, 아릴알킬, 또는 아릴이고, 상기 알킬 또는 아릴은 산소, 질소, 황 및 할로겐으로부터 선택되는 이종원자 또는 불포화기를 그 안에 포함할 수 있으며; X는 O 이다;
    [화학식 1]
    Figure 112021022436936-pat00019

    상기 식에서, R 및 X는 상기에서 정의된 바와 동일하다.
  7. 하기 화학식 3의 화합물에 고리화 및 탈보호를 하여 하기 화학식 2로 표시되는 화합물을 제조하는 단계(1단계); 및
    하기 화학식 2로 표시되는 화합물에 니트로기(-NO2)를 도입하는 단계(2단계);를 포함하는,
    화학식 1로 표시되는 디니트로트리옥소헥사아자[3.3.3]프로펠레인 화합물의 제조방법:
    [화학식 3]
    Figure 112021022436936-pat00020

    상기 식에서, X는 O 이다;
    [화학식 2]
    Figure 112021022436936-pat00021

    상기 식에서,
    R은 H, C1~C20 알킬, 시클로알킬, 아릴알킬, 또는 아릴이고, 상기 알킬 또는 아릴은 산소, 질소, 황 및 할로겐으로부터 선택되는 이종원자 또는 불포화기를 그 안에 포함할 수 있으며; X는 O 이다;
    [화학식 1]
    Figure 112021022436936-pat00022

    상기 식에서, R 및 X는 상기에서 정의된 바와 동일하다.
  8. 제7항에 있어서,
    화학식 3의 화합물은 요산에 염화나트륨 수용액과 암모니아 수용액을 반응시켜 제조된 것을 특징으로 하는,
    디니트로트리옥소헥사아자[3.3.3]프로펠레인 화합물의 제조방법.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 1단계는 화학식 3의 화합물에 카르보닐기를 도입하여 고리화 하는 단계(1a 단계); 및
    1a 단계에서 제조된 화합물의 보호기를 촉매를 사용하여 제거하는 탈보호 하는 단계(1b 단계);를
    포함하는 것을 특징으로 하는,
    디니트로트리옥소헥사아자[3.3.3]프로펠레인 화합물의 제조방법.
  10. 제6항 또는 제7항에 있어서,
    화학식 2로 표시되는 화합물에 니트로기(-NO2)를 도입하는 것은,
    유기산과 질산을 사용하여 수행되는 것을 특징으로 하는,
    디니트로트리옥소헥사아자[3.3.3]프로펠레인 화합물의 제조방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 유기산은 트리플루오로 아세트산인 것을 특징으로 하는,
    디니트로트리옥소헥사아자[3.3.3]프로펠레인 화합물의 제조방법.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 질산은 발연질산인 것을 특징으로 하는,
    디니트로트리옥소헥사아자[3.3.3]프로펠레인 화합물의 제조방법.
  13. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항의 디니트로트리옥소헥사아자[3.3.3]프로펠레인 화합물로 제조된 분자화약.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20140018090A (ko) * 2013-02-28 2014-02-12 국방과학연구소 신규 분자화약 중간체로 사용가능한 헥사아자〔３.３.３〕프로펠레인 화합물의 제조방법
CN105294703A (zh) 2015-10-23 2016-02-03 西安近代化学研究所 3,7,10-三氧代-2,4,6,8,9,11-六氮杂[3,3,3]螺桨烷的合成方法

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