專利名稱:一種硝基富勒烯衍生物的制備方法
一種硝基富勒烯衍生物的制備方法技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及作為炸藥鈍感劑和固體火箭推進(jìn)劑添加劑的硝基富勒烯衍生物 及其制備方法。
技術(shù)背景炸藥的鈍感研究一直受到國內(nèi)外同行學(xué)者廣泛關(guān)注。石墨具有層狀結(jié)構(gòu)，常 用作為炸藥中的鈍感劑，在炸藥中加入一定量石墨，可減少外力作用下炸藥顆 粒間以及炸藥與周圍介質(zhì)間的摩擦，導(dǎo)致炸藥中應(yīng)力的均勻分布，使摩擦生成 的熱集中在石墨層中，減少熱點(diǎn)產(chǎn)生的可能性，但石墨對(duì)炸藥沒有能量貢獻(xiàn)。 因此，尋求一種既能鈍感又有一定能量貢獻(xiàn)的含能鈍感劑，具有一定的科學(xué)意 義與應(yīng)用價(jià)值。C60獨(dú)特結(jié)構(gòu)和物化性質(zhì)使其及衍生物具有廣闊應(yīng)用前景。C6()是由60個(gè)碳原 子通過大7l鍵體系構(gòu)成的對(duì)稱足球狀分子，如果能給C60分子中引入多個(gè)硝基，將 得到一種全新的籠形含能添加劑，在炸藥、推進(jìn)劑及火工品等含能材料中也將 獲得應(yīng)用。關(guān)于富勒烯硝基化合物的合成，曾報(bào)道過幾種方法。中科院理化所得王乃興等人將Qo與硝酸汞類硝化劑和鹵素類催化劑在70 15(TC下反應(yīng)得到富勒烯 硝基化合物(專利號(hào)CN 1884054A);臺(tái)灣的L. Y. Chiang等人將C6o與濃硫 酸和硝酸鉀在95"C下反應(yīng)得到富勒烯硝基化合物；意大利的F.Cataldo也嘗試過 用四氧化二氮或發(fā)煙硝酸對(duì)C60進(jìn)行硝化；這些方法都是直接對(duì)C60進(jìn)行硝化， 反應(yīng)條件比較苛刻，得到的富勒烯硝基化合物穩(wěn)定性都不是很好。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于采用間接的方法，以氮未取代富勒烯吡咯烷衍生物、硝 基鹵苯為原料在相轉(zhuǎn)移催化劑和弱堿的條件下固相加熱合成一種硝基富勒烯衍 生物，對(duì)其熱穩(wěn)定性進(jìn)行了初步探索，獲得一種既能鈍感又有一定能量貢獻(xiàn)的 含能鈍感添加劑。本發(fā)明的另一目的在于提供該硝基富勒烯衍生物的制備方法。本發(fā)明所述硝基富勒烯衍生物是2-(3-硝基苯基)吡咯烷[3，,4，:1,2][60]富勒烯、2，4-二硝基氟苯、TBAB和K2C03的反應(yīng)產(chǎn)物。其方程式如下本發(fā)明的制備方法如下1) 將21.0毫克2-(3-硝基苯基)卩比咯垸[3，，4，:l,2][60]富勒烯、37.2毫克2,4-二硝基氟苯、32.6毫克TBAB及28.0毫克K2CCV混合于25毫升圓底燒瓶中，超聲 波超聲10分鐘混合均勻，置于15(TC恒溫油浴鍋中反應(yīng)12小時(shí)。2) 等上述物品冷卻后用少量CS2溶解殘余物，然后用硅膠柱分離用體積比 為1:2的正己烷/甲苯混合液作為洗脫劑洗下棕色帶產(chǎn)物。3) 將所得棕色帶產(chǎn)物溶液旋干，用少量石油醚及丙酮進(jìn)行除雜處理，60°C 真空干燥10小時(shí)，最后得黑褐色固體產(chǎn)物l 5.5毫克(產(chǎn)率為22.1 %)。本發(fā)明既能鈍感又有一定能量貢獻(xiàn)，可在炸藥、推進(jìn)劑及火工品等含能材 料中獲得應(yīng)用。


下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明一種作為炸藥鈍感劑的硝基富勒烯衍生物及其制備 方法進(jìn)行詳細(xì)的說明。圖1為本發(fā)明的FT-IR譜圖；圖2為本發(fā)明的UV-Vis圖；圖3為本發(fā)明的&NMR譜圖；圖4為本發(fā)明的MS譜圖；圖5為本發(fā)明的DTA曲線；具體實(shí)施方式
將21.0毫克2-(3-硝基苯基)吡咯烷[3，，4，:l,2][60]富勒烯、37.2毫克2,4-二硝 基氟苯、32.6毫克TBAB及28.0毫克K2CO3混合于25毫升圓底燒瓶中，超聲波超 聲10分鐘混合均勻，置于150'C恒溫油浴鍋中反應(yīng)12小時(shí)，冷卻后用少量CS2溶 解殘余物，然后用硅膠柱分離用體積比為l:2的正己垸/甲苯混合液作為洗脫劑洗 下棕色帶產(chǎn)物。將所得棕色帶產(chǎn)物溶液旋干，用少量石油醚及丙酮進(jìn)行除雜處理，60。C真 空干燥10小時(shí)，最后得黑褐色固體產(chǎn)物1 5.5亳克(產(chǎn)率為22.1%)。采用FT-IR、 MS、 'HNMR以及UV-vis等光譜手段對(duì)該產(chǎn)物進(jìn)行了結(jié)構(gòu)表征。如圖1所示，在527.0、 574.0和1187.3 cm—1處吸收峰為C6o特征吸收峰；在 701.9和767.7 cm"處為含有三個(gè)鄰接氫的苯環(huán)C-H面外彎曲振動(dòng)產(chǎn)生的吸收 峰；在815.5 cm"處為含有兩個(gè)鄰接氫的苯環(huán)C-H面外彎曲振動(dòng)產(chǎn)生的吸收峰； 在832.2 cm"處為硝基苯的C-N伸縮振動(dòng)吸收峰，在734.6 cm"處為硝基苯的 C一N-0彎曲振動(dòng)吸收峰；在1346.7和1530.7 cm'1處分別為芳香族硝基化合物 中N=Q的對(duì)稱伸縮振動(dòng)和非對(duì)稱伸縮振動(dòng)產(chǎn)生的吸收峰；在1458.0和1601.1
cm"處為苯環(huán)的骨架振動(dòng)吸收峰；在2866.2、 2924.9和2969.5 cm"三處吸收峰 為吡咯環(huán)上C-H伸縮振動(dòng)吸收峰。如圖2所示，在261和318 nm處的吸收為(:6()骨架吸收峰，在429(w) nm 處的吸收為C6() [6,6]單加成產(chǎn)物的特征吸收峰。如圖3所示，該產(chǎn)物的兩個(gè)苯環(huán)上的7個(gè)H由于其相互之間的偶合，吸收 峰分別出現(xiàn)在<5: 8.84 (1H，雙峰，《/=2.52)， 8.62 (1H，單峰)，8.41 (1H，四 重峰，力=2.76， /2 = 8.82)， 8,19 (1H，四重峰，力=1.26，力=8.22)， 8.14 (1H, 雙峰，《/=7.98)， 7.64 (1H，雙峰，7=9.00)， 7.59 (1H，三重峰， /= 7.98); 吡咯環(huán)上-CH2-上的兩個(gè)H相互偶合，分別在& 5.59和4.96出現(xiàn)雙峰，偶合 常數(shù)/= 10.08 Hz;吡咯環(huán)上-01上11的吸收出現(xiàn)在& 6.41，單峰。如圖4所示，1050.0為該產(chǎn)物的分子離子峰，m/z: 720.1為(:6。+碎片峰。 以上四譜表征結(jié)果表明，結(jié)構(gòu)式與四譜表征的結(jié)果相符。 采用WCR-1B型差熱分析儀對(duì)該產(chǎn)物的熱穩(wěn)定性進(jìn)行測(cè)試，實(shí)驗(yàn)氣氛為空 氣，升溫速率20°C/min，氧化鋁池，實(shí)驗(yàn)溫度范圍為室溫至IOOO'C，如圖5所 示，產(chǎn)物8差熱曲線在286""C 654'C之間出現(xiàn)放熱峰，峰值溫度為430°C，這 說明產(chǎn)物具有較好的熱穩(wěn)定性。
權(quán)利要求
1、 一種作為炸藥鈍感劑的硝基富勒烯衍生物，其特征在于所述硝基富勒烯 衍生物是2-(3-硝基苯基)吡咯垸[3，，4，:1，2}[60]富勒烯、2，4-二硝基氟苯、 TBAB和K2C03的反應(yīng)產(chǎn)物。
2、 根據(jù)權(quán)利要求
1所述的一種作為炸藥鈍感劑的硝基富勒烯衍生物，其特征 在于所述產(chǎn)物的方程式如下-
3、
權(quán)利要求
1所述硝基富勒烯衍生物的制備方法如下1) 將21.0毫克2-(3-硝基苯基)吡咯烷[3，，4，:1，2][60]富勒烯、37.2毫克2，4一 二硝基氟苯、32.6毫克TBAB及28.0毫克K2CO3混合于25毫升圓底燒瓶 中，超聲波超聲10分鐘混合均勻，置于15(TC恒溫油浴鍋中反應(yīng)12小時(shí)；2) 等上述物品冷卻后用少量CS2溶解殘余物，然后用硅膠柱分離用體積比 為k2的正己傲甲苯混合液作為洗脫劑洗下棕色帶產(chǎn)物；3) 將所得棕色帶產(chǎn)物溶液旋干，用少量石油醚及丙酮進(jìn)行除雜處理，60°C 真空干燥10小時(shí)，最后得黑褐色固體產(chǎn)物1 5.5毫克(產(chǎn)率為22.1 o/o)。
專利摘要
本發(fā)明采用間接的方法，以氮未取代富勒烯吡咯烷衍生物、硝基鹵苯為原料在相轉(zhuǎn)移催化劑和弱堿的條件下固相加熱合成一種硝基富勒烯衍生物，對(duì)其熱穩(wěn)定性進(jìn)行了初步探索，獲得一種既能鈍感又有一定能量貢獻(xiàn)的含能鈍感添加劑，可在炸藥、推進(jìn)劑及火工品等含能材料中獲得應(yīng)用。
文檔編號(hào)C06B25/00GKCN101121691SQ200710050062
公開日2008年2月13日 申請(qǐng)日期2007年9月19日
發(fā)明者彭汝芳, 徐瑞娟, 楚士晉, 波 金, 黃毅民 申請(qǐng)人:彭汝芳;黃毅民;楚士晉;徐瑞娟;金 波導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan