一种1,5-二叠氮基-3-硝基氮杂戊烷制备方法
技术领域
1.本发明属于含能材料技术领域，种的制作涉及一种
1,5-二叠氮基-3-硝基氮杂戊烷制备方法
。种的制作
背景技术：
2.1,5-二叠氮基-3-硝基-3-氮杂戊烷
(dianp)
是种的制作一种叠氮硝胺类含能增塑剂，它能赋予发射药和推进剂较高的种的制作燃速和较低的火焰温度以及低分子量的燃烧产物，是种的制作一种性能优异的含能增塑剂，可用于高能低烧蚀发射药
、种的制作
高能液体推进剂
、种的制作
烟火剂及气体发生剂等
。种的制作
3.中国专利
201410457712.6
，种的制作公开了一种制备
1,5-二叠氮基-3-硝基氮杂戊烷的种的制作方法，该方法的种的制作合成路线如下所示：
[0004][0005]
该方法以二
(2-氯乙基
)
胺盐酸盐为原料，先经硝酸
/
乙酸酐体系硝化合成中间体
1,5-二氯乙基-3-硝基氮杂戊烷，种的制作收率
66
％～
67
％，种的制作纯度
97.2
％～
98
％，种的制作然后
1,5-二氯乙基-3-硝基氮杂戊烷在相转移催化剂下于水溶液中叠氮反应合成
1,5-二叠氮基-3-硝基氮杂戊烷，种的制作收率
74
％～
80
％，产品纯度
97.5
％～
97.8
％
。
虽然该方法避免使用危险品吉纳，但是反应收率较低
、
间歇操作等问题，难以实现高效连续化制备
。
技术实现要素：
[0006]
针对现有技术中存在的不足，本发明的目的在于，提供一种
1,5-二叠氮基-3-硝基氮杂戊烷制备方法，以解决现有制备方法反应收率较低
、
间歇操作
、
难以实现连续化高效制备等问题
。
[0007]
为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案予以实现：
[0008]
一种
1,5-二叠氮基-3-硝基氮杂戊烷制备方法，包括以下步骤：
[0009]
步骤1，将质量浓度为
30
％的
1,5-二氯乙基-3-硝基氮杂戊烷的聚乙二醇
400
溶液
、
质量浓度为
50
％的叠氮化钠水溶液经由计量泵按比例连续泵入微反应器中进行硝化反应后流入熟化釜中；
[0010]
步骤2，反应液流入熟化釜中继续进行叠氮化反应；
[0011]
步骤3，反应液经连续洗涤分离得到
1,5-二叠氮基-3-硝基氮杂戊烷产品
。
[0012]
本发明还包括如下技术特征：
[0013]
具体的，所述步骤1中，单位时间进入微反应器的
1,5-二氯乙基-3-硝基氮杂戊烷的聚乙二醇
400
溶液和叠氮化钠水溶液的质量比为1：
0.51
～
1。
[0014]
具体的，所述步骤1中，反应温度为
90℃
～
110℃。
[0015]
具体的，所述步骤1中，在微反应器中的停留时间为
5s
～
60s。
[0016]
具体的，所述步骤2中，反应温度为
90℃
～
110℃。
[0017]
具体的，所述步骤2中，反应停留时间为
20min
～
50min。
[0018]
本发明与现有技术相比，具有如下技术效果：
[0019]
本发明减少了反应的在线量，提高了安全性，简化了制备工艺过程，易于实现连续化操作，收率提高至
91.8
％
。
附图说明
[0020]
图1是
1,5-二叠氮基-3-硝基氮杂戊烷制备过程示意图
。
[0021]
图中各个标号的含义为：
[0022]
1.1,5-二氯乙基-3-硝基氮杂戊烷料罐，
2.
叠氮化钠料罐，
3.
计量泵i，
4.
计量泵
ii
，
5.
微反应器，
6.
熟化釜，
7.
连续洗涤分离系统，
8.
产品收集罐
。
具体实施方式
[0023]
本发明针对
1,5-二氯乙基-3-硝基氮杂戊烷在相转移催化剂下于水溶液中叠氮反应合成
1,5-二叠氮基-3-硝基氮杂戊烷过程中，反应收率较低
、
间歇操作等问题，提供一种收率高
、
连续化的
1,5-二叠氮基-3-硝基氮杂戊烷制备方法
。
通过使用微反应器强化传质传热过程，减少反应的在线量，提高安全性，简化制备工艺过程，提高收率，易于实现连续化操作，本发明
1,5-二叠氮基-3-硝基氮杂戊烷制备方法，包括如下步骤：
[0024]
步骤1，将质量浓度为
30
％的
1,5-二氯乙基-3-硝基氮杂戊烷的聚乙二醇
400
溶液
、
质量浓度为
50
％的叠氮化钠水溶液经由计量泵按比例连续泵入微反应器中进行硝化反应后流入熟化釜中；具体的，反应温度为
90℃
～
110℃
，单位时间进入微反应器的
1,5-二氯乙基-3-硝基氮杂戊烷的聚乙二醇
400
溶液和叠氮化钠水溶液的质量比为1：
0.51
～1，物料在微反应器中的停留时间为
5s
～
60s
；更具体的，其中反应温度为
95℃
，单位时间进入微反应器的
1,5-二氯乙基-3-硝基氮杂戊烷的聚乙二醇
400
溶液和叠氮化钠水溶液的质量比为1：
0.7
，物料在微反应器中的停留时间为
20s
；
[0025]
步骤2，反应液流入熟化釜中继续进行叠氮化反应；具体的，反应温度为
90℃
～
110℃
，停留时间为
20min
～
50min
；更具体的，反应温度为
100℃
，停留时间为
30min
；
[0026]
步骤3，反应液经连续洗涤分离得到
1,5-二叠氮基-3-硝基氮杂戊烷产品
。
[0027]
如图1为
1,5-二叠氮基-3-硝基氮杂戊烷制备过程示意图，其中，
1,5-二氯乙基-3-硝基氮杂戊烷料罐1内的
1,5-二氯乙基-3-硝基氮杂戊烷的聚乙二醇
400
溶液，以及叠氮化钠料罐2内的叠氮化钠水溶液分别经由计量泵
i3
和计量泵
ii4
加入微反应器5进行硝化反应后流入熟化釜6中，反应后，经连续洗涤分离系统7至产品收集罐8中得到
1,5-二叠氮基-3-硝基氮杂戊烷产品
。
[0028]
以下给出本发明的具体实施例，需要说明的是本发明并不局限于以下具体实施例，凡在本技术技术方案基础上做的等同变换均落入本发明的保护范围
。
[0029]
实施例1：
[0030]
本实施例提供一种
1,5-二叠氮基-3-硝基氮杂戊烷制备方法，将质量浓度为
30
％的
1,5-二氯乙基-3-硝基氮杂戊烷的聚乙二醇
400
溶液
、
质量浓度为
50
％的叠氮化钠水溶液分别以
4g/min
和
2.8g/min
通过计量泵同时进入微反应器中，在微通道中反应后流入熟化釜中，反应温度为
95℃
，反应停留反应为
20s。
[0031]
反应液流入熟化釜中继续进行叠氮化反应，反应温度为
100℃
，停留时间为
30min。
[0032]
连续进料
10min
，收集反应液经连续洗涤分离得到
1,5-二叠氮基-3-硝基氮杂戊烷产品
11.78g
，收率
91.8
％
。
[0033]
1,5-二叠氮基-3-硝基-3-氮杂戊烷的结构表征
[0034]
ir(kbr,cm-1
)
ν
：
2948m
，
2109s
，
1521s
，
1452m
，
1261s
，
968w
，
766m。
[0035]1hnmr(500mhz,cdcl3)
δ
：
4.082(2h,t)
，
3.742(2h,t)。
[0036]
元素分析：分子式
c4h8n8o2，理论值：c，
24.00
；h，
4.03
；n，
55.99
；
[0037]
实测值：c，
24.14
；h，
4.15
；n，
56.38。
[0038]
以上表征数据证明所合成的化合物为
1,5-二叠氮基-3-硝基-3-氮杂戊烷
。
[0039]
实施例2：
[0040]
本实施例提供一种
1,5-二叠氮基-3-硝基氮杂戊烷制备方法，将质量浓度为
30
％的
1,5-二氯乙基-3-硝基氮杂戊烷的聚乙二醇
400
溶液
、
质量浓度为
50
％的叠氮化钠水溶液分别以
4g/min
和
3.6g/min
通过计量泵同时进入微反应器中，在微通道中反应后流入熟化釜中，反应温度为
100℃
，反应停留反应为
30s。
[0041]
反应液流入熟化釜中继续进行叠氮化反应，反应温度为
95℃
，停留时间为
20min。
[0042]
连续进料
10min
，收集反应液经连续洗涤分离得到
1,5-二叠氮基-3-硝基氮杂戊烷产品
11.65g
，收率
90.8
％
。
[0043]
实施例3：
[0044]
本实施例提供一种
1,5-二叠氮基-3-硝基氮杂戊烷制备方法，将质量浓度为
30
％的
1,5-二氯乙基-3-硝基氮杂戊烷的聚乙二醇
400
溶液
、
质量浓度为
50
％的叠氮化钠水溶液分别以
4g/min
和
3.2g/min
通过计量泵同时进入微反应器中，在微通道中反应后流入熟化釜中，反应温度为
95℃
，反应停留反应为
50s。
[0045]
反应液流入熟化釜中继续进行叠氮化反应，反应温度为
95℃
，停留时间为
50min。
[0046]
连续进料
10min
，收集反应液经连续洗涤分离得到
1,5-二叠氮基-3-硝基氮杂戊烷产品
11.72g
，收率
91.3
％
。