专利名称：3,4-双(1-氢-5-四唑基)氧化呋咱含能离子盐及其制备方法
技术领域：
本发明涉及3，4_双(I-氢-5-四唑基)氧化呋咱，3，4_双(1_氢_5_四唑基)氧化呋咱含能离子盐及其制备方法，属于含能材料技术领域。
背景技术：
高能量密度材料(HEDM) —直受到人们的极大关注，其中富氮含能离子盐近年来成为高能量密度材料研究领域的热点之一。基于离子盐的含能材料与其分子类似物相比具有蒸汽压低(加工过程中产生的毒性蒸汽小)，密度高，热稳定性好等优点。使用氮含量高的阴离子和阳离子可以得到具有较高生成焓和密度的含能离子盐，这是因为它们含有大量含能的N-N和C-N键。此外，富氮化合物分解主要生成氮气，这使得它们成为环境友好型 高能材料应用的候选物。作为一类富氮化合物，四唑被广泛应用于医药，分子识别，有机催化，过渡金属催化以及含能材料。四唑具有含氮量高，易于制备，生成焓高，热稳定性好的特点。文献报道了大量四唑类含能离子盐，如氨基四唑盐，氰基四唑盐，硝基四唑盐，N，N-双四唑胺盐，5-偕二硝基四唑盐，偶氮双四唑盐。部分四唑含能离子盐具有很好的爆轰性能，如N，N-双四唑胺双肼盐[爆速(vD) = 9926ms4], 5-硝基胍四唑三氨基四唑盐[爆速(vD) = 9469m s4]。氧化呋咱在生物化学中占有重要地位，如生理学条件下的NO供体，抗癌试剂，同样它们在含能材料中也发挥着重要作用。氧化呋咱环被认为是设计新型高密度高能材料非常有用的子结构。由于氧化呋咱环的高生成焓，引入呋咱环可以提高爆轰性能。但氧化呋咱环中不存在酸性氢，这使得它们不能直接作为布朗斯特酸，即不能与路易斯碱发生反应，因此，它们不能直接用做含能离子盐的阴离子。如果将带酸性氢的四唑环引入氧化呋咱环则可以解决这一问题。此外，芳香性的四唑环与氧化呋咱环相连可以通过共轭结构改善氧化呋咱的稳定性，降低感度和提高热稳定性，四唑失去质子后这一作用将更为明显。本发明设计并合成了富氮的3，4_双(I-氢-5-四唑基)氧化呋咱及其含能离子盐，该类含能离子盐具有极佳的热稳定性和较低的撞击感度，可用于含能材料领域。
发明内容
本发明的目的是提供3，4-双(I-氢-5-四唑基)氧化呋咱，3，4_双(1_氢_5_四唑基)氧化呋咱含能离子盐及其制备方法，得到了一类具有较好热稳定性的富氮含能材料。本发明的目的是通过以下技术方案实现的本发明的3，4_双(I-氢-5-四唑基)氧化呋咱及其含能离子盐，其通式如下
权利要求
1.可用于含能材料领域的3，4_双(I-氢-5-四唑基)氧化呋咱及其含能离子盐，其具有如下的结构
2.根据权利要求2所述的3，4_双(I-氢-5-四唑基)氧化呋咱的合成方法，其特征在于反应溶剂为DMF ;反应时间为4-12小时；催化剂为氯化铵，吡啶盐酸盐，苯胺盐酸盐或四甲基溴化胺；催化剂与3，4-二氰基氧化呋咱的摩尔比为I : I #&乂与3，4-二氰基氧化呋咱的摩尔比为4 1-2.2 I ;反应温度为70-110°C。
3.根据权利要求I所述的3，4-双(I-氢-5-四唑基)氧化呋咱含能离子盐的合成方法，其特征在于(1)3，4_双(I-氢-5-四唑基)氧化呋咱与相应的碱在水中，甲醇或乙醇中反应l_2h后蒸除溶剂即得相应含能离子盐；或(2) 3，4-双(I-氢-5-四唑基)氧化呋咱钡盐与相应的硫酸盐(部分通过卤盐与AgSO4发生置换反应制备)在水中反应l_2h后过滤BaSO4沉淀后浓缩滤液即得相应含能离子盐。
4.根据权利要求3所述的3，4-双(I-氢-5-四唑基)氧化呋咱含能离子盐的合成方法，其特征在于当3，4_双(I-氢-5-四唑基)氧化呋咱与碱直接反应时反应溶剂可以是水，甲醇或乙醇；通过置换反应制备离子盐时所用金属盐为3，4-双(I-氢-5-四唑基)氧化呋咱钡盐；反应时间为l_2h。
全文摘要
本发明的3,4-双(1-氢-5-四唑基)氧化呋咱含能离子盐及其制备方法，属于含能材料技术领域。其合成方法为3,4-双(1-氢-5-四唑基)氧化呋咱与等摩尔的有机碱发生酸碱中和反应得到相应的含能离子盐或3,4-双(5-四唑基)氧化呋咱钡盐与等摩尔的相应阳离子的硫酸盐(部分硫酸盐通过氯盐或碘盐与硫酸银反应制备)，过滤沉淀后滤液蒸除溶剂即得目标产物。本发明合成方法简单，易于工业化。所涉及的16个含能离子盐具有较好的热稳定性，所有含能离子盐的计算爆轰性能远优于TNT，部分化合物的爆轰性能接近于RDX，而撞击感度低于RDX，可作为RDX的绿色替代物。
文档编号C07D413/14GK102952124SQ20111024447
公开日2013年3月6日 申请日期2011年8月23日 优先权日2011年8月23日
发明者周智明, 黄海丰, 梁丽轩, 宋靳红, 王凯, 曹丹, 卞成明 申请人:北京理工大学