1,4-二羥基-3,6-二硝基吡唑[4,3-c]并吡唑化合物
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種含能材料，具體涉及一種1,4-二羥基-3,6-二硝基吡唑[4,3-c]并吡唑化合物。
背景技術(shù)：
：多氮含能化合物是一類具有獨特性能的含能材料，在炸藥、推進劑等領(lǐng)域顯示出了良好的應(yīng)用前景。吡唑并吡唑類多氮含能化合物因其緊湊的結(jié)構(gòu)，具有密度高、正生成熱大、熱穩(wěn)定性好等特點，成為目前含能材料廣泛研究的領(lǐng)域之一。此類化合物分子結(jié)構(gòu)中含有大量的C-N、C＝N、N-N和N＝N鍵，分解時釋放大量氮氣，產(chǎn)生較高能量，對摩擦、電火花等刺激不敏感，因此可用于高能低感炸藥、氣體發(fā)生劑、燃速調(diào)節(jié)劑、低特征信號推進劑、火焰配方抑制劑和煙火藥等，成為世界各國含能材料研究者普遍關(guān)注的領(lǐng)域。例如JiahengZhang等人在《ThermallyStable3,6-Dinitropyrazolo[4,3-c]pyrazole-basedEnergeticMaterials》，Chemistry-AnAsianJournal,2014,9,2953-2960一文中公開了3,6-二硝基吡唑[4,3-c]并吡唑化合物的結(jié)構(gòu)及該化合物的計算性能，其結(jié)構(gòu)如(II)所示：該化合物的計算性能：密度為1.85g/cm3，爆速為8250m/s，爆壓為27.4GPa。但是該化合物密度較小、能量較低。技術(shù)實現(xiàn)要素：本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服
背景技術(shù)：
的不足和缺陷，提供一種密度較大、能量較高的1,4-二羥基-3,6-二硝基吡唑[4,3-c]并吡唑化合物。本發(fā)明的1,4-二羥基-3,6-二硝基吡唑[4,3-c]并吡唑化合物的合成路線如下：以3,6-二硝基吡唑[4,3-c]并吡唑為原料，首先與氨水反應(yīng)生成3,6-二硝基吡唑[4,3-c]并吡唑雙銨鹽，然后與過硫酸氫鉀復(fù)合鹽(OXONE)反應(yīng)生成1,4-二羥基-3,6-二硝基吡唑[4,3-c]并吡唑。本發(fā)明的1,4-二羥基-3,6-二硝基吡唑[4,3-c]并吡唑化合物，其結(jié)構(gòu)式如(I)所示：本發(fā)明的1,4-二羥基-3,6-二硝基吡唑[4,3-c]并吡唑的合成方法，包括以下步驟：(1)3,6-二硝基吡唑[4,3-c]并吡唑雙銨鹽的合成攪拌下，依次將3,6-二硝基吡唑[4,3-c]并吡唑、甲醇、蒸餾水加入到燒瓶中，滴加25％～28％(質(zhì)量)的氨水溶液，滴加完畢后，升溫至50℃反應(yīng)6h，過濾、洗滌、干燥得3,6-二硝基吡唑[4,3-c]并吡唑雙銨鹽；其中25％～28％(質(zhì)量)氨水的用量為每克3,6-二硝基吡唑[4,3-c]并吡唑1.0～5.0mL。(2)1,4-二羥基-3,6-二硝基吡唑[4,3-c]并吡唑的合成攪拌下，依次將3,6-二硝基吡唑[4,3-c]并吡唑雙銨鹽、蒸餾水加入到燒瓶中，體系加熱升溫至55℃，分批加入過硫酸氫鉀復(fù)合鹽(OXONE)，加完后保持55℃反應(yīng)72h，冷卻至室溫，滴加95％～98％(質(zhì)量)的濃硫酸，反應(yīng)液用乙醚萃取，無水硫酸鎂干燥萃取液，減壓蒸除乙醚，干燥得1,4-二羥基-3,6-二硝基吡唑[4,3-c]并吡唑；其中3,6-二硝基吡唑[4,3-c]并吡唑雙銨鹽與過硫酸氫鉀復(fù)合鹽的摩爾比為1:6～15。本發(fā)明的優(yōu)點本發(fā)明的1,4-二羥基-3,6-二硝基吡唑[4,3-c]并吡唑化合物計算密度較大，其密度為1.90g/cm3，對比文件的3,6-二硝基吡唑[4,3-c]并吡唑的計算密度為1.85g/cm3；本發(fā)明的1,4-二羥基-3,6-二硝基吡唑[4,3-c]并吡唑化合物能量較高，計算其爆速為8878.9m/s，爆壓為36.8GPa，對比文件的3,6-二硝基吡唑[4,3-c]并吡唑的計算爆速為8250m/s，爆壓為27.4GPa。具體實施方式以下結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步詳細說明。實施例1(1)3,6-二硝基吡唑[4,3-c]并吡唑雙銨鹽的合成攪拌下，依次將1.87g(9.44mmol)3,6-二硝基吡唑[4,3-c]并吡唑、45.0mL甲醇、8.0mL蒸餾水加入到燒瓶中，滴加2.5mL25％～28％(質(zhì)量)的氨水溶液，滴加完畢后，升溫至50℃反應(yīng)6h，過濾、洗滌、干燥得3,6-二硝基吡唑[4,3-c]并吡唑雙銨鹽1.90g，收率為86.7％。結(jié)構(gòu)鑒定：紅外光譜：IR(KBr,cm-1),υ：3141,3.68(-NH4+),1563,1403,1377(-NO2),1292,1175,1042(吡唑并吡唑環(huán)骨架)核磁光譜：1HNMR(DMSO-d6,500MHz),δ：7.213(s,8H,2NH4+)；13CNMR(DMSO-d6,125MHz),δ：138.74,140.27元素分析：分子式C4H8N8O4理論值：C20.69,H3.47,N48.27實測值：C20.77,H3.42,N48.32上述結(jié)構(gòu)鑒定數(shù)據(jù)證實得到物質(zhì)確實是3,6-二硝基吡唑[4,3-c]并吡唑雙銨鹽。(2)1,4-二羥基-3,6-二硝基吡唑[4,3-c]并吡唑的合成攪拌下，依次將0.4g(1.72mmol)3,6-二硝基吡唑[4,3-c]并吡唑雙銨鹽、10.0mL蒸餾水加入到燒瓶中，體系加熱升溫至55℃，分批加入6.4g(20.84mmol)過硫酸氫鉀復(fù)合鹽(OXONE)，加完后保持55℃反應(yīng)72h，冷卻至室溫，滴加2.8mL95％～98％(質(zhì)量)的濃硫酸，反應(yīng)液用乙醚萃取(25.0mL×6)，無水硫酸鎂干燥萃取液，減壓蒸除乙醚，干燥得1,4-二羥基-3,6-二硝基吡唑[4,3-c]并吡唑0.16g，收率為40.4％。結(jié)構(gòu)鑒定：紅外光譜：IR(KBr,cm-1),υ：3596,3511(-OH),1515,1384,1362(-NO2),1245,1134,1039(吡唑并吡唑環(huán)骨架)核磁光譜：1HNMR(DMSO-d6,500MHz),δ：15.020(s,2H,2OH)；13CNMR(DMSO-d6,125MHz),δ：132.00,138.35元素分析：分子式C4H2N6O6理論值：C20.88,H0.88,N36.52實測值：C20.83,H0.92,N36.60質(zhì)譜：(APCl-)m/z：229[M-H]-。上述結(jié)構(gòu)鑒定數(shù)據(jù)證實得到物質(zhì)確實是1,4-二羥基-3,6-二硝基吡唑[4,3-c]并吡唑。1,4-二羥基-3,6-二硝基吡唑[4,3-c]并吡唑的性能(1)物化性能外觀：淡黃色固體溶解度：易溶于N,N-二甲基甲酰胺、丙酮、乙酸乙酯、乙醚、甲醇、水等；微溶于環(huán)己烷、石油醚等密度：1.90g/cm3Gaussian09程序B3LYP方法(2)爆轟性能1,4-二羥基-3,6-二硝基吡唑[4,3-c]并吡唑的用途本發(fā)明的1,4-二羥基-3,6-二硝基吡唑[4,3-c]并吡唑化合物具有密度大、能量高等特點，可以作為高能材料組分應(yīng)用于混合炸藥領(lǐng)域。當前第1頁1 2 3