专利摘要
本发明公开了一种含能增塑剂3-叠氮基-3’-硝基双呋咱基醚化合物,其结构式如(I)所示:本发明主要用于混合炸药、固体推进剂。
权利要求
1.一种含能增塑剂3-叠氮基-3’-硝基双呋咱基醚化合物,其结构式如(I)所示:
说明书
技术领域
本发明涉及一种含能增塑剂3-叠氮基-3’-硝基双呋咱基醚化合物,属于含能材料技术领域。
技术背景
呋咱醚类化合物是呋咱类含能化合物中重要的一类,由于分子中引入的醚键,增加了分子的柔韧性,增塑性能随之提高;醚键氧原子与呋咱环处于同一平面,形成了一个大的共轭体系,化合物稳定性显著提高。呋咱醚类化合物具有熔点低、标准生成焓大、爆热高、氢含量少(或者无氢)、热安定性好、生成的气体量大和做功能力强的特点,增塑性强等特点,可以作为熔铸炸药或含能增塑剂使用,目前已成为国内外含能材料研究领域的热点之一。例如:王伯周,李辉,李亚南,廉鹏,周彦水,王锡杰.呋咱醚含能化合物研究进展.含能材料,2012,20(4):385-390.公开了一种3,3’-二氰基二呋咱基醚(FOF-2)的结构和性能数据。其结构如下所示:
该化合物的密度为1.64g/cm3,爆速为6820m/s,但该化合物能量较低,密度较低。
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,提供一种能量较高,密度较高的3-叠氮基-3’-硝基双呋咱基醚化合物。
本发明的3-叠氮基-3’-硝基双呋咱基醚化合物的合成路线如下所示:
该化合物是以3-叠氮基-4-硝基呋咱为原料,在氢氧化钠的作用下水解形成3-叠氮基-4-羟基呋咱,然后3-叠氮基-4-羟基呋咱与甲醇钠成盐后再与二硝基呋咱醚化合成3-叠氮基-3’-硝基双呋咱基醚化合物。
本发明的含能增塑剂3-叠氮基-3’-硝基双呋咱基醚的化合物,具有如下结构:
本发明的含能增塑剂3-叠氮基-3’-硝基双呋咱基醚的化合物制备方法,包括以下步骤:
(1)搅拌下,在温度15℃~25℃,将质量百分比浓度为20%的氢氧化钠水溶液加入到3-叠氮基-4-硝基呋咱的四氢呋喃溶液中,然后加热升温至40℃~60℃反应2h~5h,反应液倒入冰水中,用质量百分比浓度为36%的盐酸酸化至pH为1~3,再用乙醚萃取,有机相经无水硫酸镁干燥,过滤,浓缩得3-叠氮基-4-羟基呋咱,其中3-叠氮基-4-硝基呋咱、质量百分比浓度为20%氢氧化钠水溶液、四氢呋喃质量比为1:5~20:7~11;
(2)搅拌下,在温度15℃~25℃,将步骤(1)得到的3-叠氮基-4-羟基呋咱加入到无水乙醚中,再加入质量百分比浓度为30%的甲醇钠甲醇溶液,在温度15℃~25℃反应1h~3h,反应液过滤,滤饼分别采用乙腈、乙醚洗涤,干燥得3-叠氮基-4-羟基呋咱钠盐,其中3-叠氮基-4-羟基呋咱、质量百分比浓度为30%甲醇钠甲醇溶液、无水乙醚质量比为1:1.2~1.4:40~50;
(3)搅拌下,在温度15℃~25℃,将步骤(2)得到的3-叠氮基-4-羟基呋咱钠盐加入到3,4-二硝基呋咱的无水乙腈溶液中,加热升温至30℃~40℃反应5h~10h,反应液倒入水中,用二氯甲烷萃取,有机相经无水硫酸镁干燥,过滤,浓缩得到的黄色液体物经柱色谱分离得3-叠氮基-3’-硝基双呋咱基醚,其中3,4-二硝基呋咱、3-叠氮基-4-羟基呋咱钠盐、无水乙腈质量比为1:0.95~1.05:7~9。
本发明的优点
本发明的3-叠氮基-3’-硝基双呋咱基醚的化合物能量较高,其爆速为8538.3m/s,而对比文件3,3’-二氰基二呋咱基醚的能量较低,为6820m/s;本发明的3-叠氮基-3’-硝基双呋咱基醚的化合物密度较高,其密度为1.81g/cm3,而对比文件3,3’-二氰基二呋咱基醚的密度较低,为1.64g/cm3。
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。
以下是发明人给出的实施例,需要说明的是,这些实施例是较优的例子,主要用于理解本发明,但本发明不限于这些实施例。
实施例1
搅拌下,在温度为20℃,将10g质量百分比浓度为20%的氢氧化钠水溶液滴加到含有1g3-叠氮基-4-硝基呋咱的9g四氢呋喃溶液中,滴加完毕后升温至50℃保温反应3h,反应完毕后,冷却,倒入水中,用质量百分比浓度为36%的浓盐酸酸化至pH为3,乙醚萃取3次,合并萃取液,无水硫酸镁干燥,过滤,浓缩除去溶剂得0.753g3-叠氮基-4-羟基呋咱,收率为92.5%。
红外光谱:IR(KBr,cm-1),υ:3424,2150,1605,1561,1371,1268,1166,1006,864.
核磁光谱:13CNMR(DMSO-d6,125MHz):145.920,158.441.1HNMR(DMSO-d6),500MHz):13.5203
元素分析:分子式C2HN5O2
理论值(%):C,18.91;H,0.79;N,55.12;实测值(%):C,18.74;H,0.73;N,54.98
实施例2
搅拌下,在温度20℃,将1g3-叠氮基-4-羟基呋咱溶于45g无水乙醚中,缓慢加入1.3g质量百分比浓度为30%的甲醇钠甲醇溶液,在温度20℃反应2h,过滤,分别采用乙腈、乙醚洗涤,干燥得1.09g3-叠氮基-4-羟基呋咱钠盐,收率为92.8%。
红外光谱:IR(KBr,cm-1),υ:2160,1693,1581,1543,1449,1385,1014,863.
元素分析:分子式C2N5NaO2
理论值(%):C,16.11;H,0;N,46.98;实测值(%):C,16.44;H,0;N,46.63
实施例3
搅拌下,在温度15℃,将0.95g3-叠氮基-4-羟基呋咱钠盐加入到含有1g3,4-二硝基呋咱的7g无水乙腈溶液中,升温到30℃反应5h,倒入水中,二氯甲烷萃取,合并萃取液,无水硫酸镁干燥,浓缩有机相得到的黄色液体物经柱色谱分离得到0.78g3-叠氮基-3’-硝基双呋咱基醚,收率为52.1%。
红外光谱:IR(KBr,cm-1),υ:2146,1594,1532,1487,1357,1292,1197,1034,840.
核磁光谱:13CNMR(DMSO-d6,125MHz):146.729,152.936,154.980,155.099.
质谱:MS(ESI-),m/z(%):239[M-H]-
元素分析:分子式C4N8O5
理论值(%):C,20.00;H,0;N,46.67;实测值(%):C,20.42;H,0;N,46.19;
上述结构鉴定数据证实本步骤得到的物质确实是3-叠氮基-3’-硝基双呋咱基醚。
3-叠氮基-3’-硝基双呋咱基醚的性能
3-叠氮基-3’-硝基双呋咱基醚
(1)物化性能
密度:1.81g/cm3Gaussian09程序B3LYP/6-31G**方法
标准生成焓:637.0kJ/molGaussian09程序B3LYP/6-31G**方法
(2)爆轰性能
爆速:密度为1.81g/cm3,计算爆速为8538.3m/sK-J方程
爆压:密度为1.81g/cm3,计算爆压为33.1GpaK-J方程
3-叠氮基-3’-硝基双呋咱基醚的用途
本发明的3-叠氮基-3’-硝基双呋咱基醚化合物可作为含能增塑剂、熔铸炸药应用于推进剂、混合炸药领域。
一种含能增塑剂3-叠氮基-3’-硝基双呋咱基醚化合物专利购买费用说明
Q:办理专利转让的流程及所需资料
A:专利权人变更需要办理著录项目变更手续,有代理机构的,变更手续应当由代理机构办理。
1:专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。
2:按规定缴纳著录项目变更手续费。
3:同时提交相关证明文件原件。
4:专利权转移的,变更后的专利权人委托新专利代理机构的,应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。
Q:专利著录项目变更费用如何缴交
A:(1)直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,(2)通过代办处缴纳,(3)通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式
Q:专利转让变更,多久能出结果
A:著录项目变更请求书递交后,一般1-2个月左右就会收到通知,国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。
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