3,7-Дигидро-3,7-дипикрил-дифуразано[2,3-b, 6,5-e]пиразин в качестве термостойкого взрывчатого вещества

Предлагаемое изобретение относится к новому химическому соединению дифуразанодипикрилдигидропиразин ("пентациклан") формулы

Пентациклан является мощным термостойким взрывчатым веществом (ТВВ). Указанное соединение и его свойства в литературе не описаны.

Известны [1, 2] дифуразанозамещенные дигидропиразины общей формулы

которые наиболее близки по структуре к заявляемому пентациклану, но они не являются ТВВ.

Например, полинитрометилпроизводное дифуразанодигидропиразина [1] формул III-V.

начинают разлагаться (Т_НР по ДТА) при 88°С, 162°С и 96°С соответственно, т.е. не являются ТВВ, а тетранитротетраазадифуразанодекалин [2] формулы VI

Т_пл.=118°С (разл.)

не стабилен уже при комнатной температуре.

Аналогом по свойствам пентациклана является амидин* (* амидин - аминадинитробензофуроксан) [3], внедренный в термостойкие (до 200°С) средства инициирования.

Амидин обладает следующими физико-химическими и взрывчатыми характеристиками:

Т_пл.=265°С

ρ_мнк=1,91 г/см³

ΔH_f°=32 ккал/моль

Q_вп=1150 ккал/кг

D_расч.=8300 м/с (при ρ=1,91 г/см³)

D_эксп.=7750 (при ρ=1,705 г/см³)

ЧУ 60% (5 кг; 25 мм).

;

T_всп. 312-314°C

Т_2П 220-230°С

Т_НИР 268°С.

К недостаткам аналога относится невысокая термостабильность (Т_2П 220-230°С).

До начала 90-х годов XX века не были известны соединения, содержащие в молекуле дигидропиразиновое кольцо, фуразановые и пикрильные фрагменты.

Целью настоящего изобретения является создание соединения пиразинового ряда с двумя фуразановыми ядрами и двумя пикрильными радикалами.

Поставленная цель достигается дифуразанодипикрилдигидропиразином (пентацикланом) формулы I, существенно превосходящим по термостойкости аналог амидин и содержащим в молекуле дигидропиразиновое кольцо, два фуразановых и два пикрильных фрагмента. По энергетическим и эксплуатационным характеристикам пентациклан превосходит амидин (см. таблицу).

Предложенное соединение получают путем алкилирования ди-Na-соли либо триэтиламмониевой соли дифуразанодигидропиразина (1 моль) пикрилхлоридом (2 моля) в ацетонитриле. Продукт выделяют известным способом.

Пример 1: К раствору 2 г дифуразанодигидропиразина в 100 мл абсолютного ацетонитрила приливают 1,9 мл триэтиламина. Смесь перемешивают в течение 30 минут при 25°С, затем приливают к ней раствор 6 г пикрилхлорида в 20 мл ацетонитрила. Выдерживают при комнатной температуре в течение 20 часов. Образовавшийся твердый продукт отфильтровывают, промывают водой, горячим спиртом. Получают 2,8 г пентациклана. Выход: 40% от теоретического.

C₁₆H₄N₁₂O₁₄: Вычислено: С=32,7%, Н=0,7%, N=28,6%.

Получено: С=32,8%, Н=0,7%, N=28,1%.

ИКС (ν, см^-1), KB_r: 3105 сильн., 3005 сл., 2890 ср., 2795 сл., 2695 сл., 1650 ср., 1620 с., 1595 с., 1560 с., 1480 с., 1425 с., 1395 с, 1350, 1305 ср., 1190 ср., 1160 ср., 1110 ср., 1090 с., 950 ср., 925 с., 840 с., 820 ср., 770 ср., 730 с., 720 с.

Пример 2: К суспензии 2,2 г ди-Na-соли дифуразанодигидропиразина в 120 мл абсолютного ацетонитрила при комнатной температуре приливают раствор 6 г пикрилхлорида в 20 мл ацетонитрила. Выдерживают 20 часов при 25°С. По окончании выдержки осадок отфильтровывают, промывают водой и горячим спиртом. Получают 2,5 г (выход 35,7% от теоретического) пентациклана.

C₁₆H₄N₁₂O₁₄: Вычислено: С=32,7%; Н=0,7%; N=28,6%.

Найдено: С=32,5%; Н=0,5%; N=28,5%.

ИКС, ν, (см^-1), KB_r: 3100 сильн., 3005 сл., 2890 ср., 2795 сл., 2690 сл., 1650 ср, 1620 с., 1595 с., 1560 с., 1480 с., 1425 с., 1395 с., 1350 с., 1305 ср., 1190 ср., 1160 ср., 1110 ср., 1080 с., 950 ср., 925 с., 840 с., 820 ср., 770 ср., 730 с., 720 с.

В таблице приведены основные физико-химические и взрывчатые свойства пентациклана и амидина.

Как видно из таблицы, пентациклан, по энергетическим (ρ, D, Q) и эксплуатационным (ЧУ, ЧТ) характеристикам выше амидина и значительно превосходит амидин по показателям термостабильности (Т_НР, Т_НИР, Т_2П).

Таблица Свойства пентациклана № п/п ТВВ Тпл., °С TНР, °C TНИР, °С Порог термостойкости T2П (6 час, термир. °С) Плотность ρ, г/см3 Dрасч., м/с QВП расч., ЧУ, % ГОСТ 4545-80 ЧТ; расч. эксп. ОСТ 84--895-83 1. Пентациклан 330 326 330 300 1,90 1,89 8450 1260 100 2. Амидин 265 265 268 230 1,91 1,91 8,3 1150 92