一种硝基吡唑含能化合物及其合成方法与流程

1.本发明属于含能材料及其合成领域，具体涉及一种硝基吡唑含能化合物及其合成方法。


背景技术：

2.含能材料包括单质炸药、混合炸药等，是发展先进武器装备的根基。高能量密度材料是主要用于推进剂和炸药的含能材料，指含能化合物分子只通过成键和断键来存储与释放其能量，而且能量密度性能高于普通含能材料。
3.提高能量水平是含能材料技术发展的永恒主题，为提升武器弹药的作战效能未来要求含能材料必须具有更高的能量。高能量密度材料的应用对各种战略、战术武器的毁伤效果产生重大影响，对促进常规武器火力系统的作战能力的提升及弹药的更新换代，具有最直接和最有效的推动作用。
4.因此，人们一直试图合成高能量密度材料，从2,4,6-三硝基甲苯(tnt)到二战中的1,3,5-三硝基-1,3,5-氮杂环己烷(rdx)或1,3,5,7-四硝基-1,3,5,7-四氮杂环辛烷(hmx)以及现在的六硝基六氮杂异伍兹烷(cl-20)，虽然能量较高，能量水平不断上升，能满足大部分弹药应用，但是随着能量水平的提高，含能材料感度恶化，增加了其使用风险。为满足各种军事和工业应用的挑战要求，开发兼具高能量和钝感特性的新型含能材料是人们不断追求的目标。
5.以氮杂环为结构单元的新型含能化合物一直是含能材料领域研究的热点，目前许多有前景的高能量密度含能材料都至少含有一个氮杂环结构单元。由于分子中存在大量的高焓值n-n(160kj mol-1)，n＝n(418kj mol-1)以及环张力，这些结构特点使它们具有高的正生成焓，分子中高氮、低碳含量使它们易达到氧平衡，而且单位质量的产气量高。所以含有氮杂环的化合物通常具有高的密度、高的生成焓、燃烧产物毒性小等优点，在含能材料领域具有良好的应用前景。
6.比较硝基全取代唑环的稳定性发现，三硝基吡唑的热稳定性最好，三唑和四唑次之，比较意外的是三硝基咪唑热稳定性最差(如图1所示)。而将二唑杂环酸性氮原子甲基化后(结构如图2所示)，化合物确表现出良好的热稳定性，n-甲基三硝基吡唑热分解温度达到285℃，而n-甲基三硝基咪唑的热分解温度更高，达到了310℃。这给我们启示，相似结构含能材料的性能可能差异巨大，结构的微调可能会带来化合物性能的巨大变化。
7.吡唑作为含氮量适中的一种氮杂环结构单元，其碳原子的存在提供了可修饰的位点，可由爆炸性基团占据，为设计合成新的含能分子结构提供了机会，其分子内及分子间易形成氢键，提高了化合物的稳定性；由于环张力较小，环骨架为平面结构，使得分子的热稳定性增强。
8.目前已报道合成的硝基吡唑类含能材料表现出良好的热稳定性及高能钝感特性，三硝基吡唑及n-甲基三硝基吡唑结构如图2所示。
9.三硝基甲基(硝仿)具有很高的能量，早在上个世纪大量科技工作者设计合成大量
硝仿基化合物，但是感度很高，影响了该类含能化合物在实际中的应用。将硝仿直接引入氮原子的方法是近几年才有的报道，对化合物的能量性能和氧平衡有重要影响。近几年有文献报道将三硝基甲基引入三唑和二唑母体结构中，其能量性能有较大的提升，且其与芳香杂环之间作用，有效降低了化合物的感度。igor l.dalinger等人将三硝基甲基引入4-硝基吡唑和二硝基吡唑中，结构和性能如图3和表1所示。三硝基甲基的引入，显著提升了分子的氧含量，特别是2-2分子n-三硝基甲基-3,5-二硝基吡唑(ntdnp)的氧平衡系数为达到正的7.8％，感度甚至优于hmx，该性能对提高推进剂能量及炸药的爆轰性能具有重要意义。
10.表1含硝仿基吡唑含能材料的理化性能
[0011][0012][0013]
[a]
xrd数据计算密度(298k)[g cm-3
]；
[b]
熔点[℃]；
[c]
分解温度[℃]；
[d]
氧平衡系数[％]；
[e]
摩尔生成焓[kj mol-1
]；
[f]
爆压计算值[gpa]；
[g]
爆速计算值[m s-1
]；
[h]
撞击感度[j]；
[i]
摩擦感度[n].
[0014]
由此可见硝仿基团三个硝基直接连接于一个碳原子，本身感度很高，但是将三硝基甲基引入钝感杂环母体中能够有效提高其安全性，是一种制备高能低感含能材料的有效策略。但关键中间体三硝基吡唑目前有多种制备途径，其中之一是以吡唑为原材料通过硝化或多步硝化的合成方法产率低，成本高，不适于后期进一步工程化放大合成。


技术实现要素：

[0015]
本发明的目的在于克服上述缺陷，提供一种硝基吡唑含能化合物的合成方法，以4-氯吡唑为原料，经过硝化、氨化、氧化制备得到重要中间体三硝基吡唑，再使三硝基吡唑与溴丙酮反应硝化后得到硝基吡唑含能化合物，有效降低了合成成本，提高了产率；本发明还提供一种基于上述方法得到的硝基吡唑含能化合物，该含能化合物含氧量高，理论能量高，可作为含能材料在炸药、推进剂及火工品等领域应用。
[0016]
为实现上述发明目的，本发明提供如下技术方案：
[0017]
一种硝基吡唑含能化合物的合成方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0018]
(1)以4-氯吡唑为原料，经硝硫混酸硝化制备3,5-二硝基-4-氯吡唑；
[0019]
(2)将3，5-二硝基-4-氯吡唑氨化，并将氨化产物酸化，得到3,5-二硝基-4-氨基吡唑；
[0020]
(3)将3,5-二硝基-4-氨基吡唑氧化，得到三硝基吡唑；
[0021]
(4)三硝基吡唑与溴丙酮反应，得到1-丙酮基-3,4,5-三硝基吡唑；
[0022]
(5)1-丙酮基-3,4,5-三硝基吡唑经硝硫混酸酸化得到硝基吡唑含能化合物：n-三硝基甲基-3,4,5-三硝基吡唑。
[0023]
进一步的，所述步骤(1)中，硝硫混酸中浓硫酸和发烟硝酸的体积比为8:1～10:1；
[0024]
硝化反应的方法为，使4-氯吡唑与硝硫混酸在90～110℃温度下反应4～6h后，所得反应液经冷却、萃取、干燥和减压蒸馏，得到3,5-二硝基-4-氯吡唑。
[0025]
进一步的，所述步骤(1)中，冷却的方法为，使反应液冷却至室温，再倒入冰水混合物中；所述步骤(1)中，采用有机溶剂对反应液进行萃取，得到有机相，利用干燥剂对有机相干燥后，通过过滤除去干燥剂，对所得有机相进行减压蒸馏，得到白色固体粉末，即3,5-二硝基-4-氯吡唑；
[0026]
所述有机溶剂为乙醚或乙酸乙酯，干燥剂为硫酸镁或硫酸钠。
[0027]
进一步的，所述步骤(2)中，以氨水为氨化试剂，将3，5-二硝基-4-氯吡唑在120～160℃氨化7～10h，将所得反应液冷却并过滤后得到固体氨化产物；所述步骤(2)将氨化产物酸化的方法为，将氨化产物与硫酸混合得到悬浊液，反应2～4h后，对所得反应液进行冷却、过滤和干燥，得到固体3,5-二硝基-4-氨基吡唑。
[0028]
进一步的，所述步骤(2)中，氨水浓度为22～25％，硫酸浓度为15％～40％；
[0029]
所述步骤(2)中，氨化产物与硫酸混合所得悬浊液的ph为1～2。
[0030]
进一步的，所述步骤(3)中，以双氧水和浓硫酸为氧化试剂，以二氯甲烷为反应试剂，即溶剂，将3,5-二硝基-4-氨基吡唑在-5～20℃下反应8～12h，所得反应液经冷却、萃取、干燥和减压蒸馏，得到三硝基吡唑。
[0031]
进一步的，所述步骤(3)中，双氧水浓度为30％～98％；
[0032]
所述步骤(3)中，冷却的方法为，使反应液冷却至室温，再倒入冰水混合物中；所述步骤(3)中，采用有机溶剂对反应液进行萃取，得到有机相，利用干燥剂对有机相干燥后，通过过滤除去干燥剂，对所得有机相进行减压蒸馏，得到黄色固体，即三硝基吡唑；
[0033]
所述有机溶剂为乙醚或乙酸乙酯，干燥剂为硫酸镁或硫酸钠。
[0034]
进一步的，所述步骤(4)中，以水和丙酮为反应试剂，即溶剂，使三硝基吡唑与溴丙酮在室温下反应20～30h，对所得反应液过滤得到1-丙酮基-3,4,5-三硝基吡唑；
[0035]
所述步骤(4)中，溴丙酮与三硝基吡唑的摩尔比为1:1～1.5:1。
[0036]
进一步的，所述步骤(5)中，硝硫混酸中浓硫酸和发烟硝酸的体积比为1:1～10:1；
[0037]
酸化反应的方法为，使1-丙酮基-3,4,5-三硝基吡唑与硝硫混酸在室温下反应20-30h后，使所得反应液冷却至室温，再倒入冰水混合物中，后采用有机溶剂对反应液进行萃取，得到有机相，利用干燥剂对有机相干燥后，通过过滤除去干燥剂，对所得有机相进行减压蒸馏，得到固体粉末，即目标产物硝基吡唑含能化合物；
[0038]
所述有机溶剂为乙醚、乙酸乙酯或二氯甲烷中的一种或一种以上的组合，干燥剂为硫酸镁或硫酸钠。
[0039]
一种硝基吡唑含能化合物，采用上述的一种硝基吡唑含能化合物的合成方法得到，硝基吡唑含能化合物的分子结构如下：
[0040][0041]
所述硝基吡唑含能化合物作为氧化剂应用于推进剂和炸药的制备。
[0042]
本发明与现有技术相比具有如下有益效果：
[0043]
(1)本发明硝基吡唑含能化合物的合成方法中，将三硝甲基引入三硝基吡唑结构
中，得到了n-三硝基甲基-3,4,5-三硝基吡唑(nttnp)含能化合物，利用氧含量较二硝基吡唑更高，且热稳定性能更好的三硝基吡唑提升了含能化合物的氧含量和能量性能，同时利用吡唑母体杂环的共轭作用，使化合物感度在可接受范围；
[0044]
(2)本发明硝基吡唑含能化合物的合成方法中，以4-吡唑为原材料出发，通过硝化、氨化、氧化三步制备三硝基吡唑母体，该方法合成简单、产率高，成本较低，适于工程化放大；
[0045]
(3)本发明硝基吡唑含能化合物n-三硝基甲基-3,4,5-三硝基吡唑氧平衡系数达到18.2％，氧含量达到54.5％，撞击感度3.8j，摩擦感度92％(90
°
，4.0mpa)，远高于一般含能分子的氧平衡系数和氧含量，对提高推进剂能量及炸药的爆轰性能具有重要意义。
附图说明
[0046]
图1为现有技术中多硝基取代氮唑类化合物结构及热稳定性比较示意图；
[0047]
图2为三硝基吡唑(左)和n-甲基三硝基吡唑(右)分子结构图；
[0048]
图3为现有技术中三硝基甲基吡唑含能材料结构图。
具体实施方式
[0049]
下面通过对本发明进行详细说明，本发明的特点和优点将随着这些说明而变得更为清楚、明确。
[0050]
在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。
[0051]
氧含量较二硝基吡唑更高的三硝基吡唑兼顾良好热稳定性能和氧含量，将其与硝仿基团通过c-n键连接，能够进一步提升分子的氧含量及能量性能，同时利用吡唑母体杂环的共轭作用，是化合物感度在可接受范围。本发明设计将三硝甲基引入三硝基吡唑结构中，设计分子n-三硝基甲基-3，4，5-三硝基吡唑(nttnp)，合成路线为将丙酮基通过溴丙酮与三硝基吡唑发生亲核取代反应制备丙酮基三硝基吡唑，再通过硝化制备目标分子。关键中间体三硝基吡唑目前有多种制备途径，其中之一是以吡唑为原材料通过硝化或多步硝化的合成方法产率低，成本高，不适于后期进一步工程化放大合成。本发明专利以4-吡唑为原材料出发，通过硝化、氨化、氧化三步制备三硝基吡唑母体，该方法合成简单、产率高，成本较低，适于工程化放大。设计合成的目标分子n-三硝基甲基-3,4，5-三硝基吡唑氧平衡系数达到18.2％，氧含量达到54.5％，撞击感度3.8j，摩擦感度92％(90
°
，4.0mpa)，达到远高于一般含能分子的氧平衡系数和氧含量，对提高推进剂能量及炸药的爆轰性能具有重要意义。
[0052]
本发明设计的含能化合物分子结构为：
[0053][0054]
本发明的合成路线为：
[0055][0056]
合成路线总述：以4-氯吡唑为原料经硝硫混酸硝化制备3,5-二硝基-4-氯吡唑(中间体1)；3，5-二硝基-4-氯吡唑使用氨水氨化，并将氨化产物酸化制备3,5-二硝基-4-氨基吡唑(中间体2)，3,5-二硝基-4-氨基吡唑使用双氧水和浓硫酸氧化制备三硝基吡唑(中间体3)，三硝基吡唑与溴丙酮反应制备1-丙酮基-3,4,5-三硝基吡唑(中间体4)，1-丙酮基-3,4,5-三硝基吡唑经硝硫混酸酸化得到目标分子。具体步骤如下：
[0057]
(1)中间体1制备：以浓硫酸和发烟硝酸制备的硝硫混酸为硝化试剂，反应温度90～110℃，反应时间4～6h，反应结束后冷却至室温，反应液倒入冰水混合物中，使用乙醚、乙酸乙酯等有机溶剂萃取，所得有机相使用硫酸镁或硫酸钠干燥后过滤，将有机相减压蒸馏除去溶剂后得到白色固体粉末，即为3,5-二硝基-4-氯吡唑(中间体1)；
[0058]
(2)中间体2制备：氨化试剂为氨水，反应温度：120～160℃，反应时间：7～10h，反应结束后冷却至室温，过滤得针状固体；后使用稀硫酸对所得针状固体进行酸化，针状固体与稀硫酸形成的悬浊液ph范围为1～2，将反应液过滤，干燥，得到淡黄色固体，即为3,5-二硝基-4-氨基吡唑(中间体2)；
[0059]
(3)中间体3制备：氧化试剂为双氧水和浓硫酸，反应试剂为二氯甲烷，反应温度-5～20℃，反应时间8～12h，反应结束后倒入冰水混合物中，使用乙醚、乙酸乙酯萃取，所得有机相使用硫酸镁或硫酸钠干燥后，减压蒸馏溶剂后得到黄色固体，即为三硝基吡唑(中间体3)；
[0060]
(4)中间体4制备：反应原料为中间体3和溴丙酮，反应试剂为水和丙酮，反应时间为20～30h，反应温度室温，反应结束后过滤得到目标中间体1-丙酮基-3,4,5-三硝基吡唑(中间体4)；
[0061]
(5)目标分子制备：将中间体4使用硝硫混酸硝化，硝硫混酸由浓硫酸和发烟硝酸制备，反应温度室温，反应时间20-30h，反应结束后反应液倒入冰水混合物中，使用二氯甲烷、乙醚、乙酸乙酯等有机溶剂中的一种或者一种以上组合萃取，有机相使用硫酸镁或硫酸钠干燥，过滤后减压蒸馏溶剂后得到固体粉末，即为目标分子。
[0062]
步骤(1)所述的硝硫混酸酸化试剂的比例为v(浓硫酸)：v(发烟硝酸)＝8:1～10:1。
[0063]
步骤(2)所述的氨水浓度为22-25％，稀硫酸浓度为15％～40％。
[0064]
步骤(3)所述的双氧水浓度为30％～98％。
[0065]
步骤(4)所述的溴丙酮与中间体3的摩尔比为n(溴丙酮)：n(中间体3)＝1:1～1.5:1。
[0066]
步骤(5)所述的硝硫混酸酸化试剂的比例为v(浓硫酸)：v(发烟硝酸)＝1:1～10:
1。
[0067]
实施例1：
[0068]
步骤(1)冰浴下将2.05g(20mmol)4-氯吡唑分批加入25ml浓硫酸中，待完全溶解后，向反应体系中缓慢滴加2.6ml发烟硝酸，滴加完毕后移除冰浴，将混合液加热升温至105℃，继续反应5小时，冷却，剧烈搅拌下将反应液倒入冰水混合液中，用乙酸乙酯萃取三次，合并有机相后用少量饱和食盐水洗涤，经无水硫酸镁干燥，过滤，有机相减压蒸馏除去溶剂，得到白色固体2.93g，即为3,5-二硝基-4-氯吡唑(中间体1)，本步骤产率76％。
[0069]
步骤(2)向900ml的承压反应器中加入15.4g(80mmol)3,5-二硝基-4-氯吡唑及144ml25％氨水，升温至150℃反应进行10小时，冷却至室温，有大量亮黄色晶体析出，过滤，将滤出的固体投入400ml的烧杯中，加入120ml水，搅拌下滴加20％h2so4溶液至烧杯中溶液ph＝1，然后继续搅拌2小时，在冰箱冷却1小时后过滤得到黄色固体，用冷水洗涤3次，晾干后得11.76g 3,5-二硝基-4-氨基吡唑，产率85％，3,5-二硝基-4-氨基吡唑分解温度为178℃。
[0070]
步骤(3)1000ml圆底烧瓶瓶中加入200ml二氯甲烷和98％双氧水24.4ml，冰浴下，边搅拌边慢慢滴加47.0ml浓h2so4，滴加完毕后继续搅拌30min，然后分批加入9.39g(54mmol)4-氨基-3,5-二硝基吡唑，加毕缓慢升温至室温(低于20℃)，继续搅拌反应10小时后，剧烈搅拌下将反应液倒入冰水中，然后用乙醚萃取三次，有机相用饱和食盐水洗涤，经无水硫酸镁干燥，旋蒸除去溶剂得浅黄色固体7.56g，即为三硝基吡唑(中间体3)，三硝基吡唑产率69％，，熔点：185℃，分解温度，257℃。
[0071]
步骤(4)100ml圆底烧瓶中加入1.01g(5mmol)三硝基吡唑(中间体3)、0.24(6mmol)naoh和7ml水，室温下搅拌使之溶解，将0.42ml溴丙酮与12ml丙酮混合后滴加入圆底烧瓶中，滴加完毕后继续搅拌反应24h，有固体析出，过滤干燥得到黄色固体0.89g，即为1-丙酮基-3,4,5-三硝基吡唑(中间体4)，1-丙酮基-3,4,5-三硝基吡唑产率68％。naoh用于调节反应体系ph。
[0072]
步骤(5)冰浴下将0.52g(2mmol)1-丙酮基-3,4,5-三硝基吡唑(中间体4)分批加入8ml浓硫酸中，待完全溶解后，向反应体系中缓慢滴加4ml发烟硝酸，滴加完毕后移除冰浴，将混合液升至室温，继续反应48小时，剧烈搅拌下将反应液倒入冰水混合液中，用二氯甲烷萃取三次，合并有机相后用少量饱和食盐水洗涤，经无水硫酸镁干燥，过滤后，减压蒸馏除去溶剂，得到白色固体0.49g，即为目标分子n-三硝基甲基-3,4,5-三硝基吡唑，本步骤n-三硝基甲基-3,4,5-三硝基吡唑产率69％，
13
c nmr(100mhz,d6-dmso,25℃):δ＝207.2,161.2,153.1,131.2ppm。
[0073]
将制备的n-三硝基甲基-3，4，5-三硝基吡唑在50℃条件下真空干燥2h后，进行撞击感度和摩擦感度测试，测试数据如表2所示。如表2所示，目前常用含能材料rdx、hmx、cl-20的氧平衡系数为负值，目标分子(nttnp)氧平衡系数达到18.2％，远高于上述含能分子的氧平衡系数，说明目标分子氧含量高，对提高推进剂能量及炸药爆轰性能有显著作用，即使与已报道的n-三硝基甲基-3,5-三硝基吡唑相比，氧平衡系数也是较高的，其感度虽有增加，但是与目前常用的含能分子cl-20相当，但是氧含量远高于cl-20。
[0074]
表2目标分子及其他常见含能材料分子氧含量及感度数据
[0075][0076]
[a]
氧平衡系数[％]；
[b]
撞击感度[j]；
[c]
摩擦感度[n]；
[d]
摩擦感度，90
°
,4.0mpa。
[0077]
以上结合具体实施方式和范例性实例对本发明进行了详细说明，不过这些说明并不能理解为对本发明的限制。本领域技术人员理解，在不偏离本发明精神和范围的情况下，可以对本发明技术方案及其实施方式进行多种等价替换、修饰或改进，这些均落入本发明的范围内。本发明的保护范围以所附权利要求为准。
[0078]
本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。

技术特征：
1.一种硝基吡唑含能化合物的合成方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)以4-氯吡唑为原料，经硝硫混酸硝化制备3,5-二硝基-4-氯吡唑；(2)将3，5-二硝基-4-氯吡唑氨化，并将氨化产物酸化，得到3,5-二硝基-4-氨基吡唑；(3)将3,5-二硝基-4-氨基吡唑氧化，得到三硝基吡唑；(4)三硝基吡唑与溴丙酮反应，得到1-丙酮基-3,4,5-三硝基吡唑；(5)1-丙酮基-3,4,5-三硝基吡唑经硝硫混酸酸化得到硝基吡唑含能化合物：n-三硝基甲基-3,4,5-三硝基吡唑。2.根据权利要求1所述的一种硝基吡唑含能化合物的合成方法，其特征在于，所述步骤(1)中，硝硫混酸中浓硫酸和发烟硝酸的体积比为8:1～10:1；硝化反应的方法为，使4-氯吡唑与硝硫混酸在90～110℃温度下反应4～6h后，所得反应液经冷却、萃取、干燥和减压蒸馏，得到3,5-二硝基-4-氯吡唑。3.根据权利要求2所述的一种硝基吡唑含能化合物的合成方法，其特征在于，所述步骤(1)中，冷却的方法为，使反应液冷却至室温，再倒入冰水混合物中；所述步骤(1)中，采用有机溶剂对反应液进行萃取，得到有机相，利用干燥剂对有机相干燥后，通过过滤除去干燥剂，对所得有机相进行减压蒸馏，得到白色固体粉末，即3,5-二硝基-4-氯吡唑；所述有机溶剂为乙醚或乙酸乙酯，干燥剂为硫酸镁或硫酸钠。4.根据权利要求1所述的一种硝基吡唑含能化合物的合成方法，其特征在于，所述步骤(2)中，以氨水为氨化试剂，将3，5-二硝基-4-氯吡唑在120～160℃氨化7～10h，将所得反应液冷却并过滤后得到固体氨化产物；所述步骤(2)将氨化产物酸化的方法为，将氨化产物与硫酸混合得到悬浊液，反应2～4h后，对所得反应液进行冷却、过滤和干燥，得到固体3,5-二硝基-4-氨基吡唑。5.根据权利要求4所述的一种硝基吡唑含能化合物的合成方法，其特征在于，所述步骤(2)中，氨水浓度为22～25％，硫酸浓度为15％～40％；所述步骤(2)中，氨化产物与硫酸混合所得悬浊液的ph为1～2。6.根据权利要求1所述的一种硝基吡唑含能化合物的合成方法，其特征在于，所述步骤(3)中，以双氧水和浓硫酸为氧化试剂，以二氯甲烷为反应试剂，将3,5-二硝基-4-氨基吡唑在-5～20℃下反应8～12h，所得反应液经冷却、萃取、干燥和减压蒸馏，得到三硝基吡唑。7.根据权利要求6所述的一种硝基吡唑含能化合物的合成方法，其特征在于，所述步骤(3)中，双氧水浓度为30％～98％；所述步骤(3)中，冷却的方法为，使反应液冷却至室温，再倒入冰水混合物中；所述步骤(3)中，采用有机溶剂对反应液进行萃取，得到有机相，利用干燥剂对有机相干燥后，通过过滤除去干燥剂，对所得有机相进行减压蒸馏，得到黄色固体，即三硝基吡唑；所述有机溶剂为乙醚或乙酸乙酯，干燥剂为硫酸镁或硫酸钠。8.根据权利要求1所述的一种硝基吡唑含能化合物的合成方法，其特征在于，所述步骤(4)中，以水和丙酮为反应试剂，使三硝基吡唑与溴丙酮在室温下反应20～30h，对所得反应液过滤得到1-丙酮基-3,4,5-三硝基吡唑；所述步骤(4)中，溴丙酮与三硝基吡唑的摩尔比为1:1～1.5:1。9.根据权利要求1所述的一种硝基吡唑含能化合物的合成方法，其特征在于，所述步骤(5)中，硝硫混酸中浓硫酸和发烟硝酸的体积比为1:1～10:1；
酸化反应的方法为，使1-丙酮基-3,4,5-三硝基吡唑与硝硫混酸在室温下反应20-30h后，使所得反应液冷却至室温，再倒入冰水混合物中，后采用有机溶剂对反应液进行萃取，得到有机相，利用干燥剂对有机相干燥后，通过过滤除去干燥剂，对所得有机相进行减压蒸馏，得到固体粉末，即目标产物硝基吡唑含能化合物；所述有机溶剂为乙醚、乙酸乙酯或二氯甲烷中的一种或一种以上的组合，干燥剂为硫酸镁或硫酸钠。10.一种硝基吡唑含能化合物，其特征在于，采用权利要求1-9任一项所述的一种硝基吡唑含能化合物的合成方法得到，硝基吡唑含能化合物的分子结构如下：所述硝基吡唑含能化合物作为氧化剂应用于推进剂和炸药的制备。

技术总结
本发明公开了一种硝基吡唑含能化合物的合成方法，以4-氯吡唑为原料，经过硝化、氨化、氧化制备得到重要中间体三硝基吡唑，再使三硝基吡唑与溴丙酮反应硝化后得到硝基吡唑含能化合物，有效降低了合成成本，提高了产率；本发明还公开了一种基于上述方法得到的硝基吡唑含能化合物，该含能化合物含氧量高，理论能量高，可作为含能材料在炸药、推进剂及火工品等领域应用。领域应用。领域应用。


技术研发人员：张思 王发迅 黎小平 余凯伦 邱贤平 朱朝阳 周智明
受保护的技术使用者：湖北航天化学技术研究所
技术研发日：2021.11.30
技术公布日：2022/3/8