[发明专利]三硝乙氨基联呋咱及其合成方法

说明书

本发明公开了一种三硝乙氨基联呋咱及其合成方法。以二氯乙二肟为起始原料，通过取代、加成、成环、取代四个步骤合成了3,3’‑二（三硝基乙基氨基）‑4,4’‑联呋咱。本反应合成路线简单易行，为三硝乙氨基含能衍生物的合成提供借鉴，具有钝感、热稳定的性质，此外呋咱化合物因高氮、低碳氢含量使其自身更容易达到氧平衡，故呋咱化合物一般密度较高，而且多硝基结构可以赋予化合物更高的能量。

技术领域

本发明属于有机合成领域，涉及一种呋咱化合物及其合成方法，具体涉及一种3,3’-二(三硝基乙基氨基)-4,4’-联呋咱及其合成方法。

背景技术

呋咱类化合物结构中含有大量的N-N和C-N键，因此其分子化学潜能主要来源于高的生成焓，而传统的含有硝基基团的含能化合物分子所释放的能量主要来源于生成CO2和H2O的放热过程。实验证明，大部分呋咱化合物对静电、摩擦、和撞击钝感，这是由于呋咱类高氮化合物的氮、氧原子的电负性较高，其氮杂芳环体系一般都能形成类苯结构的大Π键，具有钝感、热稳定的性质。此外呋咱化合物因高氮、低碳氢含量使其自身更容易达到氧平衡，故呋咱化合物一般密度较高。

因此呋咱高氮含能化合物具有作为新型含能材料的潜力，在推进剂、炸药等各个领域均有涉及。它的两个取代氨基具有很强的活性，呋咱环可通过氧化、酰化、叠氮化等反应连接各种高能基团，如偶氮基、硝基、硝酰氧基、睛基等，从而进一步提高氮含量和能量密度。呋咱环之间还可以相互连接成二呋咱、长链呋咱、大环呋咱等衍生物；还可以和其他氮杂环连接成稠环，进一步提高性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种呋咱化合物及其合成方法。该合成产物应用于推进剂或是炸药领域，具有更好的性能，多硝基结构可以赋予化合物更高的密度和能量，具有广泛的应用前景。

本发明的目的是这样实现的：一种呋咱化合物，具有式1结构：

上述结构的呋咱化合物的合成方法，所述方法包括以下步骤：

(1)将二氯乙二肟1a与三甲基氰硅烷反应得到二氰基乙二醛肟1b的步骤，

(2)将二氰基乙二醛肟1b和盐酸羟胺反应得到二氨基四肟丁烷1c的步骤，

(3)将二氨基四肟丁烷1c在碱性条件下加热成环得到3,3’二氨基-4,4’-联呋咱1d的步骤，

(4)将3,3’二氨基-4,4’-联呋咱1d在酸性条件下与三硝基乙醇缩合，得到目标化合物3,3’-二(三硝基乙基氨基)-4,4’-联呋咱1的步骤，

进一步的，步骤(1)中，三甲基氰硅烷与二氯乙二肟的摩尔比为3:1；二氯乙二肟加入完毕后，冰浴条件下保持约2～4h，待二氯乙二肟完全溶解后移除冰浴，室温下继续反应10h。

进一步的，步骤(2)中，盐酸羟胺与二氰基乙二肟的摩尔比为4：1；反应温度为50℃，反应时间为1.5h。

进一步的，步骤(3)中，成环反应温度为165±5℃，反应时间为1h；

进一步的，步骤(4)中，三硝基乙醇与3,3’二氨基-4,4’-联呋咱的摩尔比为2～4。

进一步的，步骤(4)中，反应体系的pH值控制在1～2。

进一步的，步骤(4)中，缩合反应温度介于30℃～50℃。

本发明与现有技术相比，其优点是：

(1)呋咱化合物富含氮氧，能量密度高，具有芳香性，高的生成焓等优良性能。