N,n-二甲基-1,3-二叠氮基丙烷及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及高能含氮化合物领域，设及N，N-二甲基-1，3-二叠氮基丙烷及其制备 方法。
【背景技术】
[0002] 随着航天事业在全世界的激烈竞争，火箭推进剂由于其为促进航天事业发展无与 伦比的作用而受到越来越多的关注。在所有种类的推进剂中，液体推进剂凭借着其推进作 用强，推进剂流量可W调节而受到了研究者的普遍青睐。当人类第一次探访太空的时候，液 体推进剂就已经被用于火箭推进系统。作为液体推进剂，需要满足W下重要的性质：（1)较 高的密度比冲；（2)较短的点火延迟时间；(3)较低的毒性；(4)其它的一些性质如：较低的 凝固点和粘度；较高的沸点和闪点。
[0003] 在现阶段，阱和阱的衍生物（甲基阱和偏二甲阱）是应用最广泛的二元自燃推进 剂。虽然运些推进剂可W与氧化剂（氧气，双氧水和四氧化二氮）自燃且具有较短的点火 时间和较大的比冲，但是它的剧毒性制约了其大量、长时间的应用。为了解决运个问题，一 种包含有叠氮基官能团和=级胺官能团的新型液体推进剂被科学家们提出。针对运一种类 推进剂，许多学者在理论上研究了其性质，但是在实际上研究运类物质的报告，却是少之又 少。在运一类化合物中，N，N-二甲基叠氮乙胺值MA幻是其中已经被合成并且在单组元和 双组元推进剂中都已应用的推进剂。
[0004]N，N-二甲基叠氮乙胺的物理性质和作为推进剂的性能与甲基阱基本相近。此外， 目前能获得的数据也表明N，N-二甲基叠氮乙胺是相对低毒的，解决了甲基阱致癌的剧毒 问题。然而N，N-二甲基叠氮乙胺与氧化剂的点火时间较长，较长的点火时间会产生积碳效 应，对发动机产生损害。
【发明内容】
阳0化]本发明能有效解决液体推进剂甲基阱毒性较大和N，N-二甲基叠氮乙胺点火时 间较长的问题，且合成过程原料价格低廉，生产成本低，经济效益好，制备方法W及后处理 简便，产率高。为此通过对N，N-二甲基叠氮乙胺分子结构的改进，合成一种新型化合物 N，N-二甲基-1，3-二叠氮基丙烷。
[0006] 为了达到上述的目的，本发明的技术方案是：N，N-二甲基-1，3-二叠氮基丙烷，其 化学式为：CsHiiN,，具有下述式I所示的结构式为：
[0007]
[0008] 所述的N，N-二甲基-1，3-二叠氮基丙烷的制备方法，其特征在于，包括如下步 骤：
[0009] (1) :2-氨基-1，3-二径基丙烷在甲酸体系中与甲醒生成N，N-二甲基-1，3-二径 基丙烷；
[0010] 似：N，N-二甲基-1，3-二径基丙烷烃过过滤、旋蒸、干燥得到纯化后的N，N-二甲 基-1,3-二径基丙烷的产品；
[0011] (3):步骤（2)得到N，N-二甲基-1，3-二径基丙烷与氯化亚讽发生取代反应生成 N,N-二甲基-1, 3-二氯丙烷盐酸盐；
[0012] (4) :N，N-二甲基-1,3-二氯丙烷盐酸盐与叠氮化钢在水相溶剂中反应生成 N，N-二甲基-1，3-二叠氮基丙烷的粗产品；
[0013] 巧）：利用萃取剂萃取反应产物，旋蒸干燥得到纯化后的N，N-二甲基-1,3-二叠氮 基丙烷广品。
[0014] 所述步骤（1)中的2-氨基-1,3-二径基丙烷、甲醒、甲酸的摩尔比为1:5:2. 4。 [001引所述步骤似和做中的氯化亚讽、N，N-二甲基-1，3-二径基丙烷都经过干燥处 理，且步骤（3)的实验体系保持无水环境。
[0016] 所述步骤（3)中的N，N-二甲基-1,3-二径基丙烷与氯化亚讽的摩尔比为1 : 巧.56-6. 88)。
[0017] 所述步骤（3)中N，N-二甲基-1，3-二径基丙烷与氯化亚讽反应条件为反应时间 为30-40min，反应溫度为55-60°C。
[0018] 所述步骤（4)的水相溶剂是去离子水，步骤（4)中N，N-二甲基-1，3-二径基丙烷 与氯化亚讽反应操作步骤为先将叠氮化钢在水相溶剂中溶解，并将叠氮化钢的水溶液加热 至60-75°C，再将N，N-二甲基-1，3-二氯丙烷盐酸迅速加入到反应体系中，马上加热回流， 进行反应。
[0019] 步骤（4)中N，N-二甲基-1，3-二氯丙烷盐酸盐与叠氮化钢的比例为 1: (2. 74-3. 36)，反应条件为反应时间为4~5小时，反应溫度为60-75°C。
[0020] 所述步骤巧）的萃取剂为乙酸、二氯甲烧、=氯甲烧中的一种或多种。
[0021] 所述的N，N-二甲基-1，3-二叠氮基丙烷作为液体推进剂的应用。
[0022] 本发明的上述方案的有益效果如下：
[0023] 上述合成过程中采用的试剂及中间产物毒副作用小，对环境污染小；原料的价格 低廉，生产成本低，经济效益好，制备方法W及后处理简便，产率高；N，N-二甲基-1，3-二叠 氮基丙烷能有效解决液体推进剂甲基阱毒性较大和N，N-二甲基叠氮乙胺点火时间较长的 问题，具有良好的应用前景，可实现商业化大规模生产，满足当前社会不断对环保的需要。
【附图说明】
[0024] 图1为本发明的N，N-二甲基-1，3-二叠氮基丙烷的制备反应路线。
【具体实施方式】
[0025] 为使本发明要解决的技术路线、实验方法和技术问题更加清楚，下面将结合附图1 及具体实施例进行详细说明。 阳0%] -种制备N，N-二甲基-1，3-二叠氮基丙烷的方法，其具体步骤如下： 阳〇27] 实施例1 阳02引 （1)将45. 6g的2-氨基-1，3-二径基丙烷与113血的甲酸溶液混合，再加入90血 的37%的甲醒溶液。混合体系在室溫下揽拌化，然后将反应升溫到80°C，并且在此溫度下 保持过夜。当溫度达到8(TC时，会有大量气体排出。反应完毕后，将其冷却到室溫。
[0029] (2)加入60血浓度为37%的盐酸并且揽拌比。加入固体氨氧化钢，使溶液的 PH调整到12,将混合物减压蒸馈，加入大量的甲醇。此时将体系中产生的白色沉淀物过 滤，滤液继续减压蒸馈，将经过浓缩的初产物溶解在=氯甲烧中，并用无水硫酸儀干燥。在 100°C-102°C/100化a的条件下通过精馈，得到40. 9g的N，N-二甲基-1，3-二径基丙烷，产 率为 68. 65%。
[0030] 做取30血的氯化亚讽置于烧杯中，在冰浴的条件下逐滴、小屯、的加入7. 15g的 N，N-二甲基-1，3-二径基丙烷，在加入的过程会有大量白烟生成，此时注意不停揽拌并控 制加入速度。待N，N-二甲基-1，3-二径基丙烷完全加入后，此反应置在55°C下反应40min 后，然后将多余的氯化亚讽在65-70°C下蒸干，得到栋色的晶体，此物质即为N，N-二甲 基-1，3-二氯丙烷盐酸盐，得到质量为9. 88g，产率为85. 46%。 阳03U (4)取250血立口烧瓶，量取30血去离子水于立口瓶中，加热到70°C，称取26.0g 叠氮化钢缓慢的加入到此S口瓶中，使叠氮化钢完全溶解。称取28.llg的N，N-二甲 基-1，3-二氯丙烷盐酸盐固体，加入到反应体系中，将此反应体系在70°C下回流并进行反 应，4h后反应完毕。 阳03引 妨将反应完毕后的液体体系转移到250mL烧杯中，加入5. 84g的氨氧化钢固体， 将氨氧化钢固体溶解后，会发现反应体系有分层的现象。最后将反应转移到250mL分液漏 斗中，每次用20mL乙酸萃取S次，收集有机相，采用旋转蒸发除掉乙酸，得到栋色液体，在 栋色液体中加入无水硫酸钢，最终得到反应产物19. 75g的N，N-二甲基-1，3-二叠氮基丙 烧，产率为80. 05%。 阳〇3引 实施例2
[0034] (1)将45. 6g的2-氨基-1，3-二径基丙烷与113血甲酸溶液混合，再加入90血的 37%的甲醒溶液。混合体系在室溫下揽拌化，然后将反应升溫到80°C，并且在此溫度下保 持过夜。当溫度达到80°C时，会有大量气体排出。反应完毕后，将其冷却到室溫。
[0035] (2)加入60血浓度为37%的盐酸并且揽拌比。加入固体氨氧化钢，使溶液的 PH调整到12,将混合物减压蒸馈，加入大量的甲醇。此时将体系中产生的白色沉淀物过 滤，滤液继续减压蒸馈，讲过浓缩的初产物溶解在=氯甲烧中，并用无水硫酸儀干燥。在 100°C-102°C/100化a的条件下通过精馈，得到40. 9g的N，N-二甲基-1，3-二径基丙烷，产 率为 68. 65%。
[0036] 做取30血的氯化亚讽置于烧杯中，在冰浴的条件下逐滴、小屯、的加入8. 17g的 N，N-二甲基-1，3-二径基丙烷，在加入的过程会有大量白烟生成，此时注意不停揽拌并控 制加入速度。待N，N-二甲基-1，3-二径基丙烷完全加入后，此反应置在57°C下反应30min 后，然后将多余的氯化亚讽在75-78°C下蒸干，得到栋色的晶体，此物质即为N，N-二甲 基-1，3-二氯丙烷盐酸盐，得到质量为11. 34g，产率为85. 78%。
[0037] (4)取250血立口烧瓶，量取30血去离子水于立口瓶中，加热到72 °C，称取 26.Og叠氮化钢缓慢的加入到此S口瓶中，使叠氮化钢完全溶解。称取26. 5