硝基咪唑类含能化合物的合成研究进展

综述了10种硝基咪唑类含能化合物的合成及性能,包括1,4-二硝基咪唑(1,4-DNI),2,4-二硝基咪唑(2,4-DNI),4,5-二硝基咪唑(4,5-DNI),2,4,5-三硝基咪唑(2,4,5-TNI),1-甲基-2,4-二硝基咪唑(2,4-MDNI),1-甲基-4,5-二硝基咪唑(4,5-MDNI),1-甲基-2,4,5-三硝基咪唑(MTNI),1-苦基-2,4-三硝基咪唑(2,4-PDNI),1-乙酸乙酯-2,4,5-三硝基咪唑(CTNII),1-苦基-2,4,5-三硝基咪唑(PTNI)。对高能钝感炸药1,4-DNI、2,4-DNI及MTNI的合成与性能进行了详细介绍并对路线中存在的问题进行了简要评述。同时提出了一条理论上可行的合成MTNI的新路线,即碘代-硝化法:以N-甲基咪唑为原料经碘化得到1-甲基-2,4,5-三碘基咪唑(MTII),然后再用超酸硝化得到目标物。     

二硝基脲含能离子盐的合成及表征

利用三唑类、咪唑类化合物以及乙二胺与二硝基脲反应,合成了一系列二硝基脲含能离子盐,采用IR、1H NMR、13C NMR、元素分析等手段对这些盐的结构进行了表征.结果表明,乙二胺与二硝基脲形成二价盐,其它几种化合物形成二硝基脲的一价盐.热分析结果显示,二硝基脲成盐有效提高了其热稳定性,从热重曲线可以看出,乙二胺二硝基脲...     

咪唑桥连唑类含能化合物的合成与性能研究进展

咪唑基含能化合物具有优异的热稳定性、良好的修饰性和适当的环张力,是高能材料的重要研究方向。围绕联咪唑、咪唑联三唑、咪唑联四唑等咪唑桥连唑类含能化合物及其离子盐的合成、性能与应用基础等方面进行了综述。分析可知,以单键、双键连接的双环咪唑类化合物,比相应的单环咪唑化合物具有更好的热稳定性和机械感度、更高的密度和爆轰性能,能够实现能量与安全的较好协调,但在单一咪唑环上引入富氮的含能基团、连接基团和离子盐在保证安全性的同时尚未实现高能量和高氮含量的兼顾。而将两种氮杂环结构通过C—C键或C—N键进行键合的联唑类化合物往往可以兼具两种氮杂环母体结构的骨架特点,是今后新型高氮高能化合物的重要发展方向。同时提出了基于咪唑联三唑或咪唑联四唑骨架构建高氮含量、高能量和良好安全性相协调的咪唑桥连双环唑类含能化合物的有效策略。     

硝基二唑炸药爆炸参数的经验计算(Ⅰ)

以2,4,5-三硝基咪唑(2,4,5-TNI)为"母体"结构单元,用硝基、硝氨基和偶氮基等爆炸基团取代其1位氮上的氢原子获得系列新型多硝基咪唑类炸药分子。运用Brinkley-Wilson(B-W)法则、Rothsteine’s和Kamlet方法等对该类炸药的爆炸参数进行了计算,并与HMX等炸药的爆炸参数进行了比较。结果表明,该类炸药密度大,爆速为7.9-9.2km·s-1,爆压为29.0-42.0GPa,接近RDX甚至HMX,是一类新型高能量密度材料化合物;该类炸药分子中含芳香咪唑环,预计其分子稳定性良好。     

2,4-DNI的研究进展

综述了高能不敏感单质炸药——2，4-二硝基咪唑的两种合成方法：2-硝基咪唑硝化法、1，4-二硝基咪唑（1，4-DNI）的热重排法；详细介绍了其热分解性能、晶体结构特征、爆炸性能、摩擦感度、撞击感度等方面的性能；简述了其在合成和含能材料方面的应用前景。     

1-甲基-4,5-二硝基咪唑的合成及表征

咪唑为原料，两步硝化得4，5-二硝基咪唑，再在DMF中与硫酸二甲酯反应得目标化合物1．甲基-4，5．二硝基咪唑，采用红外光谱、元素分析、质谱和核磁共振氢谱对其进行了表征。优化了合成工艺，讨论了4，5-二硝基咪唑的硝化机理。实验测得目标产物的总得率为62％，熔点为77℃，最佳反应条件为：温度45～50℃，时间4h，4，5-二硝基咪唑和硫酸二甲酯的摩尔比1：6。在25℃，pH值由4，5-二硝基咪唑（0．63mol·L^-1的丙酮溶液）的3．74升到1．甲基-4，5．二硝基咪唑（0．63mol·L^-1的丙酮溶液）的6．77，酸性显著降低。     

由1,4-DNI热重排制备2,4-DNI的研究

研究由1，4-二硝基咪唑在氯苯中经过热重排制备2，4-二硝基咪唑的工艺过程，讨论了反应时间、反应温度对2，4-二硝基咪唑得率的影响，得到较优的条件：反应温度为125℃，反应时间为3．5-4h，得率95％。     

2-氨基-4-硝基咪唑及其衍生物的合成及热分解研究

以4-硝基咪唑为原料,经硝化,重排,还原,得到2-氨基-4-硝基咪唑,并与3-氯-2,4,6-三硝基苯胺进行缩合合成出2-(3-氨基-2,4,6-三硝基)苯胺基-4-硝基咪唑,收率15%,采用核磁共振、质谱、红外进行了结构表征。探讨了还原的选择性和缩合的机理,结果表明,2,4-二硝基咪唑的2位硝基优先被还原。利用DSC研究了2-氨基-4-硝基咪唑和2-(3-氨基-2,4,6-三硝基)苯胺基-4-硝基咪唑的热分解,分解温度分别为236.32℃和244.86℃。     

1-苦基-2,4-二硝基咪唑的合成及表征

以4-硝基咪唑为原料,通过硝化、重排、苦基化制备了1-苦基-2,4-二硝基咪唑,解决了2,4-二硝基咪唑显酸性的问题,并以元素分析、红外光谱、核磁共振光谱、质谱对其结构进行表征.研究了反应介质、促进剂 NaF对目标产物得率的影响,结果表明,促进剂NaF能将目标产物的得率提高,尤其在DMF反应体系中,效果更明显.     

一锅法合成2,4,5-三硝基咪唑（英）

以4-硝基咪唑为原料,用HNO3/KI/AcO H作为硝化体系,通过一锅法制备了2,4,5-三硝基咪唑,用1H N M R,IR,M S以及元素分析对其结构进行了表征。优化了反应路线,结果表明,在反应时间4 h,反应温度为120℃,n(4-硝基咪唑)∶n(65%HN O3)∶n(AcO H)=1∶30∶30条件下,目标化合物产率高达80.6%。     

微波辅助合成2,4-二硝基咪唑

由1,4-二硝基咪唑(1,4-DNI)重排为2,4-二硝基咪唑(2,4-DNI),以微波加热代替常规加热,可在一定程度提高得率,并可将重排时间由4～50h缩短为10min。研究了加热用微波功率、加热时间、溶剂及1,4-DNI浓度对2,4-DNI得率的影响。重排适宜的反应条件是:微波功率375W,加热时间10min,氯苯为溶剂,1,4-DNI的浓度为10%,这时所得2,4-DNI的得率可达95%,熔点265～268℃(分解)。     

1-氨基-2,4-二硝基咪唑的合成、晶体结构及热性能

用三甲基苯磺酰羟胺(MSH)胺化2,4-二硝基咪唑,合成了1-氨基-2,4-二硝基咪唑(ADNI),得率57.8%。用IR、1H NMR、LC-MS及单晶X-射线衍射对其分子和晶体结构进行了表征。结果表明,ADNI属正交晶系,Pca21空间群,a=10.0626(14),b=55.684(8),c=11.5639(15),Z=4,Dc=1.774 g·cm-3。差示扫描量热法(DSC)测试表明,其熔点为172.4℃,热分解峰温为265.6℃。     

2, 4-二硝基咪唑的合成、热性能及感度研究（英）

实验室合成出了2,4-二硝基眯唑。     

1-甲基-4,5-二硝基咪唑的晶体结构与感度性能

制备了1-甲基-4,5-二硝基咪唑(4,5-MDNI),培养了4,5-MDNI的单晶。用X射线衍射仪测定了单晶结构。结果表明,该晶体属于正交晶系,空间群为Pna2(1)/n。晶体学参数为:a=0.8412(2)nm,b=1.2646(3)nm,Dc=0.6563(1)nm,V=0.6982(3)nm3,Z=4,Dc=1.637 g.cm-3,μ=0.15 mm-1,F(000)=352。采用GJB772A-1997方法测试了4,5-MDNI的撞击感度和摩擦感度均为0,表明,4,5-MDNI对撞击和摩擦是不敏感的,接近TATB的撞击/摩擦不敏感性水平。     

1-甲基-4,5-二硝基咪唑合成工艺

以甲基咪唑为原料,通过一步硝化法制备了1-甲基-4,5,-二硝基咪唑(4,5-MDNI),解决了4,5-二硝基咪唑(4,5-DNI)显酸性的问题,并以元素分析,红外光谱,核磁共振光谱,质谱对其结构进行了表征,通过正交实验研究了温度、反应时间、发烟硝酸与发烟硫酸的体积比对4,5-MDNI的收率的影响,结果表明,合成4,5-MDNI的最佳工艺条件为:温度105～115℃,反应时间2 h,发烟硝酸与发烟硫酸的体积比为1:1,此时收率达60%(以4,5-MDNI计).利用DSC对目标产物进行了热分解研究,表明目标产物熔点为78℃,热安定性良好.     

基于HLLE-SVM预测混合炸药爆轰性能

为了预测炸药爆轰参数并提高预测精度,提出一种将Hessian局部线性映射算法(HLLE)和支持向量机理论(SVM)相结合的预测方法。选取16种传统混合炸药作为研究对象,利用Hessian局部线性映射算法理论,对原始数据进行降维处理,再将降维后的数据作为输入,应用SVM对炸药爆速、爆热做回归预测,采用遗传算法(GA)选取最佳惩罚因子、核函数参数,将预测结果与文献值对比分析,预测相对误差在±3%之内。最后将该方法应用于新型熔铸混合炸药2,4-二氨基-3,5-二硝基-1-氧吡嗪(LLM-105)/1-甲基-3,5-二硝基-1,2,4-三唑(DNMT)和LLM-105/1-甲基-4,5-二硝基咪唑(4,5-MDNI)爆速预测,与试验值做比较,相对误差分别为2.91%、3.72%。结果表明,该方法对混合炸药爆轰参数预测误差较小,模型精度较高。     

2,4-二硝基咪唑有机胺盐合成与性能

以2,4-二硝基咪唑(2,4-DNI)为原料,合成了2,4-DNI的胍盐(GDNI)、三氨基胍盐(TAGDNI)、脒基脲盐(GUDNI)、肼盐(HDNI)等四种新化合物,收率分别为87.2%、67.5%、67.7%、96.6%,并用红外光谱、核磁共振、元素分析等方法鉴定了结构。测试了GDNI、TAGDNI、GUDNI、HDNI热安定性、密度与燃烧热,计算了生成焓、爆速、爆压参数。结果表明:TAGDNI具有较高的生成焓、爆速和爆压,分别为623.36 kJ.mol-1、8948.68 m.s-1和34.57 GPa,其特性落高为125 cm(2 kg落锤)。