[发明专利]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

说明书

技术领域

本发明的实施方式涉及有机合成领域，更具体地，本发明的实施方式涉及一种化合物3,5-二氨基-2,6-二硝基吡嗪-1-氧化物及其制备方法。

背景技术

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1,3,5-三氨基-2,4,6-三硝基苯(TATB)的钝感高能材料是人们追求的目标。2,6-二氨基-3,5-二硝基吡嗪-1氧化物(LLM-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^·s^-1，比冲为2212.68N^·s/kg(7MPa)，能量比TATB高出20％，耐热性能与TATB接近(DSC放热峰值为354℃)，优于大多数高能单质炸药，对撞击、火花、摩擦、冲击波钝感，与铜、铝、不锈钢及RDX等相容性良好，有望作为钝感引发药、传爆药及特殊武器主装药，在武器应用上前景广阔。

鉴于2,6-二氨基-3,5-二硝基吡嗪-1氧化物(LLM-105)的优越性能，开发基于吡嗪骨架结构与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

本发明的目的在于提供一种高能钝感单质炸药3,5-二氨基-2,6-二硝基-吡嗪-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。

本发明以2,6-二氯吡嗪为原料，合成3,5-二氨基-2,6-二硝基-吡嗪-1-氧化物，进而开发出一种具有广泛适用性、反应温和、操作简单的3,5-二氨基-2,6-二硝基-吡嗪-1-氧化物合成方法。以期在钝感引发药、传爆药及火工品等领域有广泛应用。

为实现上述目的，本发明的一种实施方式采用以下技术方案：

一种化合物3,5-二氨基-2,6-二硝基吡嗪-1-氧化物，它的结构式为:

上述化合物3,5-二氨基-2,6-二硝基吡嗪-1-氧化物的制备方法是以2,6-二氯吡嗪为起始原料，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-吡嗪-1-氧化物。该制备方法的反应式如下：

具体包括以下步骤：

a、合成3,5-二氯吡嗪-1-氧化物(式(III)化合物)

在温度-10～50℃条件下，将2,6-二氯吡嗪(式(II)化合物)溶于浓硫酸中，所述2,6-二氯吡嗪与浓硫酸的质量体积比为1g:(5～20)ml，接着多次缓慢加入足量过氧化氢水溶液，加完后将反应体系升温至0～50℃反应10～48h，然后将反应体系降温至室温后倾入冰中，依次经萃取、洗涤、干燥和蒸干溶剂，得到3,5-二氯吡嗪-1-氧化物；

b、合成3,5-二甲氧基吡嗪-1-氧化物(式(IV)化合物)

在温度0～60℃条件下，将足量醇钠溶于相应醇中，然后缓慢加入3,5-二氯吡嗪-1-氧化物，加完后将反应体系升温至10～80℃保持10min～8h,接着将反应体系降温至室温后倾入冰中，依次经萃取、洗涤、干燥和蒸干溶剂，得到3,5-二甲氧基吡嗪-1-氧化物；

c、合成3,5-二甲氧基-2,6-二硝基吡嗪-1-氧化物(式(V)化合物)

在温度-10～20℃条件下，向硫酸中缓慢加入3,5-二甲氧基吡嗪-1-氧化物，搅拌至完全溶解后，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℃～室温的温度条件下保持2～10h，然后将反应体系倾入冰中，依次经过滤、洗涤和干燥，得到3,5-二甲氧基-2,6-二硝基吡嗪-1-氧化物；

d、合成3,5-二氨基-2,6-二硝基吡嗪-1-氧化物(式(I)化合物)

室温下，将3,5-二甲氧基-2,6-二硝基吡嗪-1-氧化物加入乙腈中搅拌均匀，然后加入足量液氨或氨气溶液后升温至50～80℃反应1～5h，接着将反应体系降温至室温，经过滤、洗涤和干燥后得到3,5-二氨基-2,6-二硝基吡嗪-1-氧化物。

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中的过氧化氢为催化剂。

步骤a中所述2,6-二氯吡嗪与过氧化氢的摩尔比为1:(1～5)。

步骤b中所述醇钠为甲醇钠或者乙醇钠。

步骤b中所述3,5-二氯吡嗪-1-氧化物与醇钠的摩尔比为1:(2～5)。