化合物3,5-二氨基-2,6-二硝基吡嗪-1-氧化物及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明的实施方式设及有机合成领域，更具体地，本发明的实施方式设及一种化 合物3, 5-二氨基-2, 6-二硝基化嗦-1-氧化物及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 现代武器要求含能材料在具有尽可能高能量的同时，具有尽可能好的安全性。 能量高于1，3, 5-S氨基-2, 4, 6-S硝基苯灯ATB)的纯感高能材料是人们追求的目标。 2, 6-二氨基-3, 5-二硝基化嗦-1氧化物化LM-105)是含能材料研究领域的一个突破，其晶 体密度高（1. 913g/cm3)，爆速为 8560m's1，比冲为 2212. 68N's/kg(7MPa)，能量比TATB高出 20%，耐热性能与TATB接近值SC放热峰值为354°C)，优于大多数高能单质炸药，对撞击、 火花、摩擦、冲击波纯感，与铜、侣、不诱钢及RDX等相容性良好，有望作为纯感引发药、传爆 药及特殊武器主装药，在武器应用上前景广阔。
[0003] 鉴于2, 6-二氨基-3, 5-二硝基化嗦-1氧化物化LM-105)的优越性能，开发基于 化嗦骨架结构与LLM-105性能相近或更优，工艺成本更低，合成操作更加简单的单质炸药， 具有重要的应用价值。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于提供一种高能纯感单质炸药3, 5-二氨基-2, 6-二硝基-化 嗦-1-氧化物及其合成方法。该氧化物与LLM-105相比，具有更高的能量，且其合成所用原 料和溶剂成本更低，对人、设备和环境危害更小。
[0005] 本发明W2, 6-二氯化嗦为原料，合成3, 5-二氨基-2, 6-二硝基-化嗦-1-氧化 物，进而开发出一种具有广泛适用性、反应溫和、操作简单的3, 5-二氨基-2, 6-二硝基-化 嗦-1-氧化物合成方法。W期在纯感引发药、传爆药及火工品等领域有广泛应用。
[0006] 为实现上述目的，本发明的一种实施方式采用W下技术方案：
[0007] -种化合物3, 5-二氨基-2, 6-二硝基化嗦-1-氧化物，它的结构式为：
[0008]
[0009] 上述化合物3, 5-二氨基-2, 6-二硝基化嗦-1-氧化物的制备方法是W2, 6-二氯 化嗦为起始原料，经过氧化、取代、硝化、取代四步反应，生成3, 5-二氨基-2, 6-二硝基-化 嗦-1-氧化物。该制备方法的反应式如下：
[0010]
具体包括W下步骤：
[0011] a、合成3, 5-二氯化嗦-1-氧化物（式（III)化合物）
[0012] 在溫度-10~50°C条件下，将2, 6-二氯化嗦（式（II)化合物）溶于浓硫酸中，所 述2, 6-二氯化嗦与浓硫酸的质量体积比为Ig:巧~20)ml，接着多次缓慢加入足量过氧化 氨水溶液，加完后将反应体系升溫至0~50°C反应10~4她，然后将反应体系降溫至室溫 后倾入冰中，依次经萃取、洗涂、干燥和蒸干溶剂，得到3, 5-二氯化嗦-1-氧化物；
[0013]b、合成3, 5-二甲氧基化嗦-1-氧化物（式（IV)化合物）
[0014] 在溫度0~60°C条件下，将足量醇钢溶于相应醇中，然后缓慢加入3, 5-二氯化 嗦-1-氧化物，加完后将反应体系升溫至10~80°C保持IOmin~她，接着将反应体系降溫 至室溫后倾入冰中，依次经萃取、洗涂、干燥和蒸干溶剂，得到3, 5-二甲氧基化嗦-1-氧化 物；
[0015] C、合成3, 5-二甲氧基-2, 6-二硝基化嗦-1-氧化物（式（V)化合物）
[0016] 在溫度-10~20°C条件下，向硫酸中缓慢加入3, 5-二甲氧基化嗦-1-氧化 物，揽拌至完全溶解后，缓慢加入足量浓度为90 %~100 %的发烟硝酸，加完后反应体系 于-5°C~室溫的溫度条件下保持2~lOh，然后将反应体系倾入冰中，依次经过滤、洗涂和 干燥，得到3, 5-二甲氧基-2, 6-二硝基化嗦-1-氧化物；
[0017]t合成3, 5-二氨基-2, 6-二硝基化嗦-1-氧化物（式（I)化合物）
[0018] 室溫下，将3, 5-二甲氧基-2, 6-二硝基化嗦-1-氧化物加入乙腊中揽拌均匀，然 后加入足量液氨或氨气溶液后升溫至50~80°C反应1~化，接着将反应体系降溫至室溫， 经过滤、洗涂和干燥后得到3, 5-二氨基-2, 6-二硝基化嗦-1-氧化物。
[0019] 步骤a中所述浓硫酸为硫酸质量含量90 %~98 %的浓硫酸。步骤a中的过氧化 氨为催化剂。
[0020] 步骤a中所述2, 6-二氯化嗦与过氧化氨的摩尔比为1: (1~5)。
[0021] 步骤b中所述醇钢为甲醇钢或者乙醇钢。
[0022] 步骤b中所述3, 5-二氯化嗦-1-氧化物与醇钢的摩尔比为1: (2~5)。
[0023] 步骤C中所述硫酸为硫酸质量含量90%~98%的浓硫酸或者S〇3质量含量 20 %~50 %的发烟硫酸。
[0024] 步骤C中所述3, 5-二甲氧基化嗦-1-氧化物与发烟硝酸的物质的量比为1: (3~ 50)。
[0025] 步骤d中所述氨气溶液是指氨水或者氨气的有机溶液。有机溶剂可W采用如甲 醇、乙醇、乙二醇、乙腊等。
[0026] 步骤d中所述3, 5-二甲氧基-2, 6-二硝基化嗦-1-氧化物与液氨或氨气溶液中 氨气的物质的量之比为1: (2~50)。
[0027] 与现有技术相比，本发明的有益效果之一是：基于氧化化嗦结构的高能纯感单质 炸药除LLM-105外报道的不多，3, 5-二氨基-2, 6-二硝基化嗦-1-氧化物的合成尚未见报 道，本专利提供一种3, 5-二氨基-2, 6-二硝基化嗦-1-氧化物及其有效的合成方法。计算 表明3, 5-二氨基-2, 6-二硝基-化嗦-1-氧化物具有更高的能量（标准生成洽为169. 4kJ/ mol)，更优的爆烘性能（实测密度：1. 935g/cm3;计算爆速：9070m/s;计算爆压：36. 9GPa)， 具有很大的潜在应用价值。
【附图说明】
[0028] 图1为3, 5-二氨基-2, 6-二硝基化嗦-1-氧化物的核磁氨谱。
[0029] 图2为3, 5-二氨基-2, 6-二硝基化嗦-1-氧化物核磁碳谱。
[0030] 图3为3, 5-二氨基-2, 6-二硝基化嗦-1-氧化物质谱。
【具体实施方式】
[0031] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，W下结合附图及实施例，对 本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用W解释本发明，并 不用于限定本发明。
[0032] 实施例1
[003引在0°C条件下，将1. 5g(IOmmoU2, 6-二氯化嗦加入30血浓硫酸（硫酸质量浓度： 95% )中揽拌，30分钟内缓慢加入1. 5mmol过氧化氨溶液（过氧化氨质量分数：50% )，加 完后将反应体系升至室溫揽拌4化后，倾入冰中，（4次X50mL/次）乙酸乙醋萃取、IOmL饱 和食盐水洗涂、1. 4g(l0mm0l)无水硫酸钢干燥、过滤，蒸干溶剂后得到3, 5-二氯化嗦-1-氧 化物，收率89. 0%。
[0034]在30°C条件下，将0. 98g(18mm〇U甲醇钢揽拌溶于15mL无水甲醇中，缓慢加入制 备得到的3, 5-二氯化嗦-1-氧化物，加完后反应体系升溫至60°C，保持30min。降至室溫 后倾入30g冰中，（4次X50血/次）乙酸乙醋萃取、10血饱和食盐水洗涂、1.5g无水硫酸 钢干燥、过滤，蒸干溶剂后得到3, 5-二甲氧基化嗦-1-氧化物，收率90%。
[003引在0°C条件下，向4. 5血发烟硫酸（S03质量含量：20% )中加入 0. 64g(4mmol)3, 5-二甲氧基化嗦-1-氧化物，揽拌至完全溶解后，缓慢加入28mmol95%发 烟硝酸（即硝酸质量浓度为95% )。加完后反应体系于0°C揽拌化。倾入冰中，析出黄色 固体，过滤、50mL水洗涂、自然干燥后得到3, 5-二甲氧基-2, 6-二硝基化嗦-1-氧化物，收 率 70%。
[0036] 在室溫条件下将0. 5g(2mmol) 3, 5-二甲氧基-2, 6-二硝基化嗦-1-氧化物加入 3血乙腊中揽拌，加入0. 56g(l〇mm〇l)浓氨水（氨气水溶液，质量浓度为28% )后升溫至 60°C揽拌化。降至室溫后过滤、10血乙腊洗涂、自然干燥后得到3, 5-二氨基-2, 6-二硝基 化嗦-1-氧化物，收率80%。产物分析图谱如图1~图3所示。
[0037] 实施例2
[0038] 在50°C条件下，将I. 5g(IOmmol) 2, 6-二氯化嗦加入20血浓硫酸（硫酸质量浓度： 98% )中揽拌，20分钟内缓慢加入1. 5mmol过氧化氨溶液（过氧化氨质量分数：50% )，加 完后将反应体系升至〇°C揽拌4化后，倾入冰中，（4次X50mL/次）乙酸乙醋萃取、10血饱 和食盐水洗涂、1. 4g(l〇mm〇l)无水硫酸钢干燥、过滤，蒸干溶剂后得到3, 5-二氯化嗦-1-氧 化物，收率70. 0%。
[003引在60°C条件下，将2. 45