专利名称:一种硝基富勒烯衍生物的制备方法
一种硝基富勒烯衍生物的制备方法技术领域：
本发明涉及作为炸药钝感剂和固体火箭推进剂添加剂的硝基富勒烯衍生物 及其制备方法。
技术背景炸药的钝感研究一直受到国内外同行学者广泛关注。石墨具有层状结构，常 用作为炸药中的钝感剂，在炸药中加入一定量石墨，可减少外力作用下炸药颗 粒间以及炸药与周围介质间的摩擦，导致炸药中应力的均匀分布，使摩擦生成 的热集中在石墨层中，减少热点产生的可能性，但石墨对炸药没有能量贡献。 因此，寻求一种既能钝感又有一定能量贡献的含能钝感剂，具有一定的科学意 义与应用价值。C60独特结构和物化性质使其及衍生物具有广阔应用前景。C6()是由60个碳原 子通过大7l键体系构成的对称足球状分子，如果能给C60分子中引入多个硝基，将 得到一种全新的笼形含能添加剂，在炸药、推进剂及火工品等含能材料中也将 获得应用。关于富勒烯硝基化合物的合成，曾报道过几种方法。中科院理化所得王乃兴等人将Qo与硝酸汞类硝化剂和卤素类催化剂在70 15(TC下反应得到富勒烯 硝基化合物(专利号CN 1884054A);台湾的L. Y. Chiang等人将C6o与浓硫 酸和硝酸钾在95"C下反应得到富勒烯硝基化合物；意大利的F.Cataldo也尝试过 用四氧化二氮或发烟硝酸对C60进行硝化；这些方法都是直接对C60进行硝化， 反应条件比较苛刻，得到的富勒烯硝基化合物稳定性都不是很好。
发明内容
本发明的目的在于采用间接的方法，以氮未取代富勒烯吡咯烷衍生物、硝 基卤苯为原料在相转移催化剂和弱碱的条件下固相加热合成一种硝基富勒烯衍 生物，对其热稳定性进行了初步探索，获得一种既能钝感又有一定能量贡献的 含能钝感添加剂。本发明的另一目的在于提供该硝基富勒烯衍生物的制备方法。本发明所述硝基富勒烯衍生物是2-(3-硝基苯基)吡咯烷[3，,4，:1,2][60]富勒烯、2，4-二硝基氟苯、TBAB和K2C03的反应产物。其方程式如下本发明的制备方法如下1) 将21.0毫克2-(3-硝基苯基)卩比咯垸[3，，4，:l,2][60]富勒烯、37.2毫克2,4-二硝基氟苯、32.6毫克TBAB及28.0毫克K2CCV混合于25毫升圆底烧瓶中，超声 波超声10分钟混合均匀，置于15(TC恒温油浴锅中反应12小时。2) 等上述物品冷却后用少量CS2溶解残余物，然后用硅胶柱分离用体积比 为1:2的正己烷/甲苯混合液作为洗脱剂洗下棕色带产物。3) 将所得棕色带产物溶液旋干，用少量石油醚及丙酮进行除杂处理，60°C 真空干燥10小时，最后得黑褐色固体产物l 5.5毫克(产率为22.1 %)。本发明既能钝感又有一定能量贡献，可在炸药、推进剂及火工品等含能材 料中获得应用。
下面结合附图对本发明一种作为炸药钝感剂的硝基富勒烯衍生物及其制备 方法进行详细的说明。图1为本发明的FT-IR谱图；图2为本发明的UV-Vis图；图3为本发明的&NMR谱图；图4为本发明的MS谱图；图5为本发明的DTA曲线；具体实施方式
将21.0毫克2-(3-硝基苯基)吡咯烷[3，，4，:l,2][60]富勒烯、37.2毫克2,4-二硝 基氟苯、32.6毫克TBAB及28.0毫克K2CO3混合于25毫升圆底烧瓶中，超声波超 声10分钟混合均匀，置于150'C恒温油浴锅中反应12小时，冷却后用少量CS2溶 解残余物，然后用硅胶柱分离用体积比为l:2的正己垸/甲苯混合液作为洗脱剂洗 下棕色带产物。将所得棕色带产物溶液旋干，用少量石油醚及丙酮进行除杂处理，60。C真 空干燥10小时，最后得黑褐色固体产物1 5.5亳克(产率为22.1%)。采用FT-IR、 MS、 'HNMR以及UV-vis等光谱手段对该产物进行了结构表征。如图1所示，在527.0、 574.0和1187.3 cm—1处吸收峰为C6o特征吸收峰；在 701.9和767.7 cm"处为含有三个邻接氢的苯环C-H面外弯曲振动产生的吸收 峰；在815.5 cm"处为含有两个邻接氢的苯环C-H面外弯曲振动产生的吸收峰； 在832.2 cm"处为硝基苯的C-N伸縮振动吸收峰，在734.6 cm"处为硝基苯的 C一N-0弯曲振动吸收峰；在1346.7和1530.7 cm'1处分别为芳香族硝基化合物 中N=Q的对称伸縮振动和非对称伸縮振动产生的吸收峰；在1458.0和1601.1
cm"处为苯环的骨架振动吸收峰；在2866.2、 2924.9和2969.5 cm"三处吸收峰 为吡咯环上C-H伸縮振动吸收峰。如图2所示，在261和318 nm处的吸收为(:6()骨架吸收峰，在429(w) nm 处的吸收为C6() [6,6]单加成产物的特征吸收峰。如图3所示，该产物的两个苯环上的7个H由于其相互之间的偶合，吸收 峰分别出现在<5: 8.84 (1H，双峰，《/=2.52)， 8.62 (1H，单峰)，8.41 (1H，四 重峰，力=2.76， /2 = 8.82)， 8,19 (1H，四重峰，力=1.26，力=8.22)， 8.14 (1H, 双峰，《/=7.98)， 7.64 (1H，双峰，7=9.00)， 7.59 (1H，三重峰， /= 7.98); 吡咯环上-CH2-上的两个H相互偶合，分别在& 5.59和4.96出现双峰，偶合 常数/= 10.08 Hz;吡咯环上-01上11的吸收出现在& 6.41，单峰。如图4所示，1050.0为该产物的分子离子峰，m/z: 720.1为(:6。+碎片峰。 以上四谱表征结果表明，结构式与四谱表征的结果相符。 采用WCR-1B型差热分析仪对该产物的热稳定性进行测试，实验气氛为空 气，升温速率20°C/min，氧化铝池，实验温度范围为室温至IOOO'C，如图5所 示，产物8差热曲线在286""C 654'C之间出现放热峰，峰值温度为430°C，这 说明产物具有较好的热稳定性。
权利要求
1、 一种作为炸药钝感剂的硝基富勒烯衍生物，其特征在于所述硝基富勒烯 衍生物是2-(3-硝基苯基)吡咯垸[3，，4，:1，2}[60]富勒烯、2，4-二硝基氟苯、 TBAB和K2C03的反应产物。
2、 根据权利要求
1所述的一种作为炸药钝感剂的硝基富勒烯衍生物，其特征 在于所述产物的方程式如下-
3、
权利要求
1所述硝基富勒烯衍生物的制备方法如下1) 将21.0毫克2-(3-硝基苯基)吡咯烷[3，，4，:1，2][60]富勒烯、37.2毫克2，4一 二硝基氟苯、32.6毫克TBAB及28.0毫克K2CO3混合于25毫升圆底烧瓶 中，超声波超声10分钟混合均匀，置于15(TC恒温油浴锅中反应12小时；2) 等上述物品冷却后用少量CS2溶解残余物，然后用硅胶柱分离用体积比 为k2的正己傲甲苯混合液作为洗脱剂洗下棕色带产物；3) 将所得棕色带产物溶液旋干，用少量石油醚及丙酮进行除杂处理，60°C 真空干燥10小时，最后得黑褐色固体产物1 5.5毫克(产率为22.1 o/o)。
专利摘要
本发明采用间接的方法，以氮未取代富勒烯吡咯烷衍生物、硝基卤苯为原料在相转移催化剂和弱碱的条件下固相加热合成一种硝基富勒烯衍生物，对其热稳定性进行了初步探索，获得一种既能钝感又有一定能量贡献的含能钝感添加剂，可在炸药、推进剂及火工品等含能材料中获得应用。
文档编号C06B25/00GKCN101121691SQ200710050062
公开日2008年2月13日 申请日期2007年9月19日
发明者彭汝芳, 徐瑞娟, 楚士晋, 波 金, 黄毅民 申请人:彭汝芳;黄毅民;楚士晋;徐瑞娟;金 波导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan