一种5-氨基四氮唑的制备方法

背景及概述

近几年随着汽车工业的发展、人们对于安全性要求的提高，5‑氨基四氮唑(CH3N5，CAS:4418‑61‑5)由于性能更为安全、无污染，已逐渐取代叠氮化钠(毒性较大)作为汽车安全气囊的主要产气剂。

制备工艺

常规5‑氨基四氮唑是利用叠氮酸(叠氮化钠)和氰氨(二氰二胺)直接合成的Stolleet法和氨基胍重氮环合法，方法“一锅法”不涉及中间产物的转移，产品颜色为类白色纯度达到了98％，收率75％[1]。前一种方法虽然过程简单，但是其使用的原料叠氮酸属于高能炸药，使用、储存极其危险，并对人体血管存在损害，因此不适合大规模工业化生产。后一种方法使用的原料氰基胍同样难以制备且储存运输条件要求苛刻。这些因素导致产品成本高、 “三废”处理困难，工业化生产受到限制，因此急需一种新的技术来解决目前存在的问题，以满足市场需求。

图1 5-氨基四氮唑的合成反应式

实验操作：

1)将N2H4 · H2O水溶液(12.5g，1.0eq，质量分数80％)加入250mL三口瓶中，降温至0℃，滴加HCl溶液(21.95g，1.1eq，质量分数36.5％)，滴加过程为放热反应，控制温度在0～20℃，整个滴加过程用时30min；然后加入质量浓度为25％的氨水或36.5的浓盐酸反调节反应体系pH在6.5～6.9范围内均可。

2)滴加完毕后，升温至85℃，滴加H 2 NCN水溶液(19 .82g，与水合肼摩尔比的1.18eq，质量浓度50％)，用时30min，滴加过程中控制反应体系温度在85～95℃范围内；滴加完毕，控温在85～95℃范围内，反应3小时；

3)冷却至10℃，滴加HCl(29.93g，1.5eq，质量分数36.5％的盐酸溶液)，滴加过程用时30min；然后降温至17℃，氮气置换3次，滴加NaNO2 溶液，用时40min，滴加过程中控温在17℃～22℃；滴加完闭后，控温在17℃～22℃搅拌反应30分钟，撤去氮气保护；本步骤使用的NaNO2 溶液是由13.92g(1.0eq)NaNO2 与45mL去离子水(3V)混合后获得的溶液；

4)向反应体系中加入NH3 (25.60g，1.88eq，质量分数25％)，再加入活性炭吸附有色的大分子杂质(0.3g，纯水合肼质量分数的3％)，升温至100℃回流，处理2小时。然后降温至70℃，用HCL(10g，0.4eq，质量分数36.5％)调节反应液pH为4.0；降温至10℃，搅拌2小时，反应液析晶后抽滤。取滤饼用0℃去离子冰水漂洗，在80℃烘至恒重得纯白色固体(即为5‑氨基四氮唑粗品)。

5)向步骤4)获得的5‑氨基四氮唑粗品中加入离子水(51g，目标产品100％收率质量的3倍)升温至100℃融清，融清后搅拌15min，降温至5℃过滤，取滤饼在80℃烘至恒重，得白色固体14.62g，即为目标产物5‑氨基四氮唑，计算其为收率为86.0％纯度：98.58％。 

参考文献

[1] CN 116425691 A