偶氮桥连富氮杂环含能化合物的合成及性能研究进展

偶氮键不仅是一种桥连基团,通常还能提高富氮杂环含能化合物的密度和生成焓,因此,通过这种桥连方式来构筑新型含能材料已逐渐成为该领域的研究热点.本研究围绕唑类和嗪类两大类底物,从C—NH2和N—NH2氧化偶联两个方面,综述了近二十年来偶氮桥连富氮杂环含能化合物的制备方法、理化性质和爆轰性质等,为该类化合物后续的研究和发展提供一定的参考.     

氮杂环含能化合物的研究进展

综述了含有单个或多个氮原子的新型氮杂环含能化合物的合成与性能研究进展,主要包括呋咱、三唑、三嗪、四唑、四嗪、笼形及全氮化合物等;同时对此类含能材料存在的问题进行了评述,并给出了可能的解决方案。     

电化学合成偶氮桥连富氮杂环含能化合物的研究进展

偶氮桥连富氮杂环含能化合物在含能材料领域应用广泛。传统构建偶氮桥连化合物通常采用氧化偶联法,存在安全风险高和环境污染严重等问题。电化学合成方法由于其高效、可控和环境友好等优点备受研究者青睐。本文围绕近年来呋咱、吡唑、三唑、四唑等偶氮桥连富氮杂环含能材料的电化学合成研究,介绍了电解质和电极等条件对反应的影响,总结了不同偶氮桥连富氮杂环含能化合物的电化学合成机理,提出了未来的研究方向,如采用电化学制备传统方法无法合成的含能分子,利用电化学方法实现氮-氮单键、碳-氮单键、分子内偶氮键等化学键的构建,和探索稠环以及连环等复杂含能材料的电化学合成以及电化学合成方法的工程化放大研究等,为电化学合成偶氮桥连富氮含能分子的研究和采用电化学方法制备含能材料提供参考。未来研究中可以通过电化学方法实现已知含能材料的绿色合成,并且定制化生产和开发传统有机合成方法无法制备的高性能新含能材料。     

1,3,3-三硝基氮杂环丁烷的性能及应用研究进展

概述了1,3,3-三硝基氮杂环丁烷(TNAZ）的物化性能、热安定性、低共熔性、爆轰性能、结晶性能、安全性能等,重点介绍了TNAZ近些年来在军事(包括发射药、高能熔铸炸药及推进剂等)和民用(包括汽车安全气囊和灭火设备)领域的应用研究进展。并对今后的研究进行了设想。     

亚氨基桥联的富氮杂环化合物研究进展

桥联富氮杂环化合物具有丰富的多样性,良好的热稳定性和优异的能量密度,是潜在的高能量密度材料,受到了国内外学者的广泛研究和报道。其中,亚氨基(—NH—)作为桥联单元,不仅能提高化合物的生成焓和能量密度,还能通过桥联的亚氨基形成氢键而降低感度,构建高能低感含能材料。本文介绍了亚氨基桥联富氮杂环化合物及其盐的研究进展,综述了这些含能化合物的制备方法、理化性质和爆轰性能,对亚氨基桥联富氮杂环化合物未来的发展潜力和重点研究方向进行了展望,从而为亚氨基桥联富氮杂环化合物的设计与合成提供借鉴和参考。     

偶氮桥联氮杂环化合物结构与热化学性能的DFT研究（英）

为了探寻含能化合物结构与热化学性能的关系,用密度泛函理论方法研究了15种偶氮桥联氮杂环化合物的结构与热化学性能.在B3 LYP/6-31 G(d,p)水平上,优化了它们的结构,计算了它们的熵和等压热容,通过等键反应设计,估算了它们的生成焓.结果表明,杂环上的N原子与C原子均为sp2杂环原子,所有杂环,几乎在同一平面上.化合物生成焓与氮原子数目成正比,对于氮原子数目相同的化合物,化合物的生成焓随着偶氮桥与杂环上氮原子的距离和杂环上氮原子之间的距离的增加而减小.不同温度下的等压比热容与化合物的氮含量(杂环上的氮原子数)成反比.     

六元氮杂环取代四嗪化合物的密度泛函理论研究

运用密度泛函理论,在B3LYP/6-311G(d,p)水平上,对22种六元氮杂环化合物进行理论计算。几何全优化结果表明,所有化合物均无虚频,位于势能面上的局部极小点,可稳定结构。不同的六元氮杂环对四嗪环的几何构型和电子结构有一定的影响。基于自然键轨道理论,分析了稳定结构的电荷分布、成键情况以及它们的π键轨道之间、π键轨道与孤对电子之间的相互作用。用理论方法估算了稳定化合物的生成热和密度,结果表明不论单双取代,生成热和密度都是随着N原子数的增加而增加。     

五硝基六氮杂三环十四烷并双氧化呋咱的合成和性质

以六氮杂三环十四烷并双呋咱(HTTD)[Ⅰ]为原料进行硝化,合成了五硝基六氮杂三环十四烷并双氧化呋咱(PHTTD)[Ⅱ]、乙酰基五硝基六氮杂三环十四烷并双氧化呋咱二水合物(APHTTD)[Ⅲ]和PHTTD[Ⅱc]及PHTTD[Ⅱ]与含氧分子(H2O、二氧六环等)形成相应的分子配合物[Ⅱa]、[Ⅱb]等,与含氧分子形成配(缔)合物是呋咱和氧化呋咱型稠环硝胺单质化合物的共性。利用元素分析、红外光谱、质谱对其结构进行了鉴定。     

2,4,7,9,11,14-六氮杂三环［8.4.0.03,8］十四烷的合成研究

以乙二胺和乙二醛为原料，在碱性条件下缩合生成2，3－二羟基哌嗪，2，3－二羟基哌嗪在浓盐酸中与甲酰胺反应合成了题称化合物。通过优化反应时间、温度、溶剂等条件使总收率达到51％。     

酸性离子液体催化醛胺缩合反应制备多氮杂环化合物

设计合成了一种新型酸性离子液体1-十二烷基-3-丙磺酸基咪唑硫酸氢盐[C_3SO_3H Doim]HSO_4,将其用于醛胺缩合反应中,制备含能材料中间体。以四氢-咪唑并[4,5-d]咪唑-2,5-二酮,2,5,7,9-四氮杂双环[4.3.0]壬酮-8和六苄基六氮杂异伍兹烷(HBIW)的合成为例,研究了离子液体的种类、用量以及反应温度、反应时间等因素对缩合反应的影响。结果表明,新型酸性离子液体[C_3SO_3H D oim]HSO_4催化活性好,可循环利用率高,三种多氮杂环化合物:甘脲、2,5,7,9-四氮杂双环[4.3.0]壬酮-8和HBIW的收率分别高达95%,89%,81%。     

唑类杂环化合物及其配合物的研究概述

论述了三唑酮类及氨基四唑化合物的分子结构特点、制备方法及其在含能材料中应用,讨论了三唑酮类、氨基四唑化合物及其配合物在有材料领域的应用前景。     

三氨基胍系列含能化合物的研究进展

三氨基胍是一种非叠氮类、富氮型、可燃性化合物,其系列含能化合物具有高的正生成焓、热稳定性好、氮含量高等特点。参考了53篇文献对三氨基胍盐及其配合物的结构特点、制备方法、理化性质、爆炸性能及其在含能材料中应用的最新研究成果进行了综述,为该类含能材料的研究和发展提供参考。     

咪唑类含能化合物的研究进展

主要介绍了咪唑类含能化合物1,4-二硝基咪唑、2,4-二硝基咪唑、4,5-二硝基咪唑、2,4,5-三硝基咪唑、叠氮咪唑及其衍生物的研究现状与进展,并对咪唑类含能化合物的发展方向进行了展望.     

苯并氧化呋咱类化合物的研究进展

概述了苯并氧化呋咱类化合物的化学结构、合成、性能及应用研究的进展情况。     

富氮化合物研究进展

富氮化合物是具有良好应用前景的烟火型气体发生剂原料，对具有含氮量高、热稳定性好和生成焓高的一些四唑、四嗪、呋咱类富氮化合物的合成方法及它们的性能进行了综述，重点描述了3，6-(1H-1，2，3，4-四唑-5-氨基)-1，2，4，5-四嗪(BTATZ)、3，3′-偶氮双(6-氨基-1，2，4，5-四嗪)(DAAT)、1，1′-二甲基-5，5′-偶氮四唑(DMATZ)和3，6-(2H-5-四唑基)-1，2，4，5-四嗪(BTT)的合成路线。     

偕二硝基含能盐的合成研究进展

偕二硝基基团有高密度和高氧含量的特点,是设计合成新型高能量密度含能化合物的重要结构单元之一.在氮杂环骨架中引入具有平面结构的偕二硝基阴离子利于形成共轭结构,从而有效提高含能化合物的密度、氧平衡以及爆轰性能.本文通过系统总结对含肟类或活泼亚甲基前体进行硝化制备偕二硝含能盐的合成方法,发现采用N2O4或N2O5硝化方法普适性好,但存在产率较低,硝化中间体难以分离等不足,而混酸硝化方法通常具有较高的产率且反应条件温和,但构建含活泼亚甲基前体需要采用新的策略.同时对部分性能优良的偕二硝基含能盐的含能特性进行了讨论,希望本综述能为新型偕二硝基类高能钝感含能材料的设计与合成提供借鉴和参考.