一种硝基呋咱化合物的制备方法与流程

本发明涉及含能材料合成，尤其涉及一种硝基呋咱化合物的制备方法。

背景技术：

1、呋咱类单质炸药是一种常见炸药，该类化合物的特点是含有呋咱环(1，2，5-噁二唑)。国内外研究机构一直致力于呋咱类衍生物和氨基呋咱的氧化研究，合成了以呋咱环为基本结构单元的多系列性能优异的新型含能化合物。但在这些化合物中，氨基呋咱基类化合物较低的晶体密度和爆轰能量，限制了在含能材料中的应用。为了增加氨基呋咱的爆轰能量，目前常采用的方法是将氨基官能团进行氧化成为硝基官能团，迄今为止，氧化氨基呋咱所用的都是以硫酸为介质的过氧化氢氧化体系，该体系具有较强的腐蚀性和氧化性，易对操作人员和反应设备造成腐蚀性危害，且使用易致爆化学品h2o2，在加料过程放热明显，安全风险高。因此，寻求安全可靠，操作简单和产率可接受的替代氧化工艺将在工程化制备中具有十分重要的意义。

技术实现思路

1、本发明的目的是在于提供了一种方法简单、操作安全且反应条件温和的氨基呋咱基的氧化制备方法。

2、本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

3、一种硝基呋咱化合物的制备方法，包括以下步骤：

4、步骤1：室温下在三口瓶中配置一定浓度的硫酸溶液，将溶液冷却至25℃以下，加入带有氨基呋咱基官能团的化合物，搅拌溶解并得到澄清溶液；

5、步骤2：室温下向步骤1所得的澄清溶液中，分批加入一定量的氧化剂，搅拌反应数小时候；

6、步骤3：将步骤2所得反应液倒入冰水中，静置后过滤，即得到带有硝基呋咱基团的目标产物。

7、进一步方案为，具有以下反应通式：

8、

9、进一步方案为，所述步骤1中，硫酸溶液为质量分数60％～98％浓度。

10、进一步方案为，所述步骤2中，氧化剂为过硫酸氢钾复合盐(oxone)或过硫酸氢钾单一化合物(khso5)中的一种或多种，氧化剂与反应原料氨基(-nh2)数量的摩尔比为：2～25当量。

11、进一步方案为，所述步骤2中，反应温度在20～45℃，或反应温度是20～30℃。

12、进一步方案为，所述步骤2中，反应时间在5～12小时。

13、本发明的有益效果在于：

14、1、本发明采用硫酸/过硫酸氢钾体系替代目前常用硫酸/双氧水体系进行呋咱骨架结构的氨基氧化反应，避免使用具有爆炸性的双氧水带来的强放热和分解过程，反应温和，步骤简单，大幅降低合成过程中的安全风险。

15、2、本发明采用硫酸/过硫酸氢钾的体系，加料过程无明显放热，可实现快速加料，提升工作效率。

16、3、本发明所得产物易于分离，操作简单，便于工程化放大。

技术特征：

1.一种硝基呋咱化合物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的一种硝基呋咱化合物的制备方法，其特征在于，具有以下反应通式：

3.如权利要求1所述的一种硝基呋咱化合物的制备方法，其特征在于，所述步骤1中，硫酸溶液为质量分数60％～98％浓度。

4.如权利要求1所述的一种硝基呋咱化合物的制备方法，其特征在于，所述步骤2中，氧化剂为过硫酸氢钾复合盐(oxone)或过硫酸氢钾单一化合物(khso5)中的一种或多种，氧化剂与反应原料氨基(-nh2)数量的摩尔比为：2～25当量。

5.如权利要求1所述的一种硝基呋咱化合物的制备方法，其特征在于，所述步骤2中，反应温度在20～45℃，或反应温度是20～30℃。

6.如权利要求1所述的一种硝基呋咱化合物的制备方法，其特征在于，所述步骤2中，反应时间在5～12小时。

技术总结
本发明公开了一种硝基呋咱化合物的制备方法，包括以下步骤：将带有氨基呋咱基官能团的化合物加入到一定浓度的硫酸溶液中搅拌溶解，得到澄清溶液后，分批加入一定量的氧化剂，反应数小时后，倒入冰水中淬灭，过滤得到带有硝基呋咱基的目标产物。本发明通过采用硫酸/过硫酸氢钾体系替代目前常用硫酸/双氧水体系进行呋咱骨架结构的氨基氧化反应，避免使用具有爆炸性的双氧水带来的强放热和分解过程，反应温和，步骤简单，大幅降低合成过程中的安全风险。

技术研发人员：卢欢唱,张祯琦,马卿,范桂娟,杨志剑
受保护的技术使用者：中国工程物理研究院化工材料研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/2/29