呋咱含能衍生物合成研究进展

系统地论述了从3，4－二氨基呋咱（DAF）到链状呋咱化合物、大环呋咱化合物等呋咱含能化合物的合成及其性能特点。     

二聚反应合成氧化呋咱衍生物

采用氧化氰二聚环化的合成方法,以偕氯肟基化合物为原料,设计并合成了3,4-二苯基氧化呋咱及四种未见文献报道的化合物3,4-二(吡啶-2′-基)氧化呋咱、3,4-二(吡啶-3′-基)氧化呋咱、3,4-二(吡啶-4′-基)氧化呋咱及3,4-二(吡嗪-2′-基)氧化呋咱,利用红外光谱、核磁共振、质谱、元素分析等手段鉴定了目标化合物的结构;初步考察了不同取代基、不同催化剂、反应温度等对二聚反应合成氧化呋咱衍生物的影响。结果表明,取代基的吸电子能力越强,越有利于形成氧化氰结构,目标产物收率越高;催化剂通常选用无机弱碱(如Na2CO3、KHCO3);反应温度通常控制在2～10℃;在最佳实验条件下,目标化合物的收率分别为64.7%,71.3%,70.0%,71.1%,75.6%。     

3,4-二氨基呋咱基氧化呋咱的合成

以丙二腈为原料经三步反应合成出含能材料3,4-二氨基呋咱基氧化呋咱(DAFF).利用IR,MS,1H-NMR,13C-NMR和元素分析对其分子结构进行了鉴定,给出了DAFF及其两种中间体的紫外特征吸收波长.该物质是一种重要的前体化合物,由它可以衍生出系列重要的由呋咱环和氧化呋咱环共同构建的高能量密度化合物.     

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。     

3,4-二硝基呋咱基氧化呋咱(DNTF)的研究进展

对新一代高能量密度化合物3,4-二硝基呋咱基氧化呋咱(DNTF)的物理化学性能、热分解性能等进行了评述,其物理化学性能表明,DNTF的综合性能优于HMX;热分解特性表明,DNTF具有较好的热稳定性,常用的铅盐、铜盐均能催化DNTF的热分解。同时,对DNTF在高能混合炸药、改性双基推进剂等方面的应用研究进行了综述,从能量性能,安定性和安全性能上分析了其在改性双基推进剂中应用的可行性,并指出了目前DNTF-CMDB推进剂存在的问题。     

呋咱醚含能化合物研究进展

呋咱醚含能化合物是一类重要的含能材料,具有熔点较低、能量较高、塑性强的优点。从20世纪90年代起始,该类含能化合物已成为含能材料研究领域重要方向之一。本文综述了对称与非对称呋咱醚含能化合物的醚化合成方法,全面介绍了典型含能化合物FOF-1、FOF-2、FOF-11以及FOF-13的合成、性能及应用研究进展。设计出11种未见文献报道的呋咱醚含能化合物结构,并采用半经验计算方法 PM3进行了物化与爆轰性能预估,其中2种呋咱醚含能化合物密度大于1.90 g·cm-3、爆速大于9000 m·s-1。     

高能量密度材料二硝基氧化偶氮呋咱的合成研究

由乙二醛出发，经过中间体二氨基呋咱（DAF），再在过氧化氢和浓硫酸的氧化体系下，合成含能化合物二氨基氧化偶氮呋咱（DAAF）。DAAF再进一步氧化即生成高能量密度材料二硝基氧化偶氮咱（DAOAF），总得率为11％。     

苯并氧化呋咱化合物的热分解

用ＤＴＡ技术研究了八种苯并氧化呋咱化合物的热分解。结果表明,苯环上氧化呋咱基团的增加可导致相应化合物热分解活化能Ｅ下降;苯环上其它基团的存在也改变Ｅ值,苯并三氧化呋咱（ＢＴＦ）热分解速率与ＲＤＸ相近 。     

氧化氰二聚环化：对称氧化呋咱衍生物制备的重要途径

分析了国内外构筑氧化呋咱环的几种常用方法.总结了氧化氰结构的制备方法及其优缺点,如羟肟酰氯与弱碱的作用、醛肟与氧化氮作用、肼钾盐与氧化剂作用等,以及由氧化氰二聚反应获得的具有不同对称结构的氧化呋咱衍生物.列举了部分对称氧化呋咱衍生物的性能,分析结果有望设计和合成性能良好的新氧化呋咱衍生物.     

六硝基六氮杂三环十四烷并双氧化呋咱的合成

以3,4-二氨基呋咱和1,4-二甲酰基-2,3,5,6-四羟基哌嗪为原料,在酸介质催化下缩合反应生成六氮杂三环十四烷并双呋咱二盐酸盐一水化合物,然后硝化反应得到题称化合物—-2,4,7,9,11,14-六硝基-2,4,7,9,11,14-六氮杂三环[8．4．0．0^3.8]十四烷-5,6,12,13-并双氧化呋咱(HHTID),并分别通过元素分析、红外光谱、质谱对其结构进行了鉴定,预估其爆速可高达9．5km／s以上。     

卤代金刚烷衍生物的合成研究进展

卤代金刚烷衍生物作为重要的有机中间体,在医药、高分子、含能材料等领域中有着广泛的应用。综述了卤代金刚烷衍生物的合成方法及应用前景,主要包括1-氟金刚烷、1,3,5,7-四氟金刚烷、1-氯金刚烷、1,3,5,7-四氯金刚烷、3-氯金刚烷甲酸、3,5-二氯金刚烷甲酸、八氯代金刚烷甲酸、1-溴金刚烷、1,3-二溴金刚烷、1,3,5,7-四溴金刚烷、1-碘金刚烷、1,3,5,7-四碘金刚烷等。认为多卤代金刚烷衍生物的分离提纯工艺、金刚烷结构上引入8个以上卤原子的工艺路线及寻找卤代金刚烷衍生物合成中需要的绿色试剂和催化剂等是今后的研究重点。     

六氮杂异伍兹烷衍生物的合成研究

分别以四乙酰基六氮杂异伍兹烷( TAIW)和四丙酰基六氮杂异伍兹烷(TPIW)为原料,通过酰化反应合成了四乙酰基二丙酰基六氮杂异伍兹烷（TADPIW）、四乙酰基二正丁酰基六氮杂异伍兹烷( TADBIW)、四乙酰基二异丁酰基六氮杂异伍兹烷(TAD/BIW)、四丙酰基二正丁酰基六氮杂异伍兹烷( TPDBIW)及四丙酰基二异丁酰基六氮杂异伍兹烷(TPD/BIW)等5个六氮杂异伍兹烷衍生物,并通过元素分析、1H NMR、FTIR等手段鉴定了它们的结构。     

高氮含能化合物的合成及反应性

综述了四嗪、高氮呋咱和三(四)唑等三类高氮含能化合物(HNECs)的研究现状,叙述了它们的合成方法,介绍了几个典型HNECs的合成路线,提出了合成部分新的HNECs的研究思路。     

硝基吡唑类化合物的合成研究进展

综述了12种硝基吡唑化合物的合成方法并进行了比较,重点介绍了能量高于2,4,6-三硝基甲苯(TNT)、感度低于TNT或能量更高的吡唑类低熔点系列含能化合物,如3,4-二硝基吡唑(3,4-DNP)、1-甲基-3,4,5-三硝基吡唑(MTNP),为此类含能化合物的进一步合成及性能研究提供一定的参考,为高密度、高能量、低感度炸药及可替代TNT的熔铸炸药载体的进一步研究探索提供一定的新思路。认为以下三个方面将会是今后一段时期内的研究重点:探索MTNP新合成路及工艺优化,研究3,4-二硝基吡唑和MTNP的物化性能及其高能化合物的组合配方,寻找硝基吡唑化合物合成中需求的绿色硝化剂和催化剂。     

含能硝基胍衍生物的研究进展

硝基胍是一种钝感炸药,有一定反应活性,能与亲核试剂发生反应,得到一系列硝基胍的衍生物,包括N-甲基-N′-硝基胍（MeNQ）、3-氨基-1-硝基胍（ANG）、双（硝基甲脒）肼（HABNF）、1-（2,2,2-三硝基乙氨基）-2-硝基胍（TNEANG）、3,5-二氨基-1-硝脒基-1,2,4-三唑（DANAT）、2-硝亚胺基-5-硝基-六氢化-1,3,5-三嗪（NNHT）、1,2-二硝基胍（DNG）。这些衍生物属于含能材料,部分已得到应用。本研究综述了这类含能硝基胍衍生物的合成方法。介绍了这些含能硝基胍衍生物中部分化合物的性能特征。     

氧化呋咱二聚体分子间相互作用的理论计算

在B3LYP/6-31 G**水平下,对氧化呋咱单体及二聚体进行了几何构型优化,发现在由单体结合形成二聚体的过程中,子分子的平面构型并没有发生改变。通过振动频率分析结果推测出,分子中形成较大的π-π共轭,对C-H键的振动频率有影响,使得C-H伸缩频率发生了略微的红移,强度也明显增强。分子中原子(atoms in molecular,AIM)理论得出C-H共价键键临界点处电子密度的Laplacian值■2ρ具有负值。而O…H与N…H键临界点处2ρ都是大于零的,表明氧化呋咱二聚体中的O…H与N…H符合一般氢键的拓扑特点。二聚体在C-H键临界点处聚积电子的能力增强。运用渐近修正的SAPT(DFT)方法(symmetry-adapted perturbationtheory employing density functional theory),对氧化呋咱二聚体分子间作用进行能量分割。其中二聚体的静电能分别为-30.10kJ.mol-1和-37.36kJ.mol-1,与总的作用能相当,这也从侧面反映了氧化呋咱二聚体中分子中氢键作用主要由静电能决定。