3,3′,5,5′-四氯-2,2′,4,4′,6,6′-六硝基草酰苯胺的合成

在碱性介质中,草酰氯与间二氯苯胺反应得到3,3′,5,5′-四氯草酰苯胺(Ⅰ),收率78%。Ⅰ在50℃于浓硫酸〔w(H2SO4)=98%〕-发烟硝酸〔w(HNO3)=98%〕中硝化2 h,得到3,3′,5,5′-四氯-2,2′,6,6′-四硝基草酰苯胺(Ⅱ),收率82%。Ⅱ在100℃于发烟硫酸〔w(SO3)=20%〕-发烟硝酸〔w(HNO3)=98%)中硝化8 h,得到目标化合物3,3′,5,5′-四氯-2,2′,4,4′,6,6′-六硝基草酰苯胺(Ⅲ),收率为94.7%。三步总收率为60.6%。通过红外光谱、核磁共振、质谱及元素分析确定了三种化合物的结构。     

1,1′-二羟基-5,5′-联四唑一草酰二肼盐的晶体结构及性能研究

通过草酰二肼与1,1′-二羟基-5,5′-联四唑(BTO)溶液的质子化反应制备了1,1′-二羟基-5,5′联四唑的一草酰二肼盐(BTOOH),产率达到92%;培养了BTOOH的单晶,用X射线单晶衍射和TG-DSC分别研究了BTOOH的晶体结构和热稳定性,并测试了其摩擦感度、撞击感度和静电感度。结果表明,BTOOH晶体属于单斜晶系,分子中含两分子配位水;其失水温度为123℃,放热分解峰温为245.49℃,显示了良好的热稳定性;BTOOH对撞击、摩擦和静电火花不敏感,感度均低于RDX。BTOOH制备工艺简单,可用于降温剂研究,具有较好的应用前景。     

3,3′-二硝基-5,5′-偶氮-1H-1,2,4-三唑的合成与晶体结构

以3-氨基-5-硝基-1H-1,2,4-三唑(ANTA)为原料,经过氧化合成3,3′-二硝基-5,5′-偶氮-1H-1,2,4-三唑(DNAT),采用红外光谱、核磁共振、元素分析等鉴定了产品结构.探讨了偶氮反应的机理和关键影响因素, 确定了最佳的反应条件.测试了DNAT的部分性能,H50为17.08 cm(落锤5 kg);摩擦感度60%(表压3.92、摆角90°).培养了DNAT单晶,四元衍射分析表明:DNAT·4H2O晶体属于单斜晶系,空间群为P2(1)/n,晶体密度为1.550 g/cm.     

3,3′,5,5′-四氯-2,2′,4,4′,6,6′-六硝基草酰苯胺的合成

在碱性介质中,草酰氯与间二氯苯胺反应得到3,3′,5,5′-四氯草酰苯胺(Ⅰ),收率78%。Ⅰ在50℃于浓硫酸〔w(H2SO4)=98%〕-发烟硝酸〔w(HNO3)=98%〕中硝化2 h,得到3,3′,5,5′-四氯-2,2′,6,6′-四硝基草酰苯胺(Ⅱ),收率82%。Ⅱ在100℃于发烟硫酸〔w(SO3)=20%〕-发烟硝酸〔w(HNO3)=98%)中硝化8 h,得到目标化合物3,3′,5,5′-四氯-2,2′,4,4′,6,6′-六硝基草酰苯胺(Ⅲ),收率为94.7%。三步总收率为60.6%。通过红外光谱、核磁共振、质谱及元素分析确定了三种化合物的结构。     

3,6,7-三硝胺[1,2,4]三唑[4,3-b][1,2,4]三唑的双3,4,5-三氨基-1,2,4-三唑盐的制备与性能研究

基于3,6,7-三硝胺[1,2,4]三唑[4,3-b][1,2,4]三唑高能分子与3,4,5-三氨基-1,2,4-三唑,制备了双3,4,5-三氨基-1,2,4-三唑含能离子盐,收率76%。采用红外、质谱、核磁、元素分析等表征了产物结构,检测并计算了该含能盐的物化性能,其分解温度171℃,密度1.77 g/cm³,撞击感度6 J,摩擦感度120 N,计算爆速与爆压分别为8785 m/s和31.5 Gpa。     

高能钝感炸药MAD-X1合成简讯

<正>1,1′-二羟基-3,3′-二硝基-5,5′-联-1,2,4-三唑二羟胺盐(MAD-X1)是德国慕尼黑大学Thomas M.Klapoetke教授带领的含能材料研究团队于2013年报道的一种新型含能材料。MAD-X1的密度为1.90g/cm3,爆速为9.087km/s,爆压为39.0GPa,能量与HMX相近,撞击感度大于40J,摩擦感度大于360N,机械感度明显低于TNT。MAD-X1作为一种高能钝感含能材料,预计在不敏感弹药、低特征信     

1,1′-二羟基-5,5′-联四唑-5-氨基四唑盐的合成及性能预估

以乙二醛、盐酸羟胺和氨基胍碳酸盐等为原料合成了1,1′-二羟基-5,5′-联四唑-5-氨基四唑盐(5-ATHTO),并对反应条件进行了优化。采用核磁共振光谱、红外光谱、质谱对其进行表征,通过DSC分析了其热稳定性,用密度泛函理论(DFT),在B3LYP/6-31+G**理论水平下估算了该化合物的爆轰性能。结果表明,在水为介质、反应时间为5h、反应温度为100℃条件下,5-ATHTO的产率最高为86.2%。该化合物在240℃左右分解,说明其热稳定性良好。结构优化后用Monte-Carlo方法估算5-ATHTO的理论密度为1.85g/cm3,用Born-Haber循环求得生成热为808.5kJ/mol,用Kamlet-Jacobs公式估算出爆热为1 504.35J/g,爆速为8.25km/s,爆压为32.6GPa,撞击感度的计算值为52cm,表明5-ATHTO是具有良好爆轰性能的钝感含能化合物。     

1,1′-二(硝氧甲基)-3,3′-二硝基-5,5′-联-1,2,4-三唑的合成及性能

以草酸与氨基胍碳酸氢盐为原料,经成环反应、重氮化取代、羟甲基化、硝化反应合成了1,1′-二硝氧甲基-3,3′-二硝基-5,5′-联-1,2,4-三唑(BNNMT),总收率为31.2%;用红外光谱、核磁共振、元素分析对其结构进行表征;用差示扫描量热法(DSC)研究了BNNMT的热稳定性;用量子化学方法得到其几何优化构型,计算了其理论密度ρ和固相生成焓ΔfHm;用VLW公式预估了其爆速D和爆压p。结果表明,优化的羟甲基化反应的合成条件为:乙酸乙酯为溶剂,n(HCHO)∶n(DNBT)=8∶1,反应温度20℃,反应时间16h。10℃/min升温速率的DSC曲线峰温为180.8℃,表明BNNMT具有良好的热稳定性;ρ、ΔfHm、D和p的估算值分别为1.882g/cm3、68.76kJ/mol、9.01km/s和39.60GPa,其爆轰性能优于TNT,与RDX相当。     

两种新型2-偕二硝甲基-5-硝基四唑含能离子盐的合成、表征及性能预估

以氨基-1,2,4-三唑和2-偕二硝甲基-5-硝基四唑(HDNMNT)为原料,通过中和反应合成出两种新型含能离子盐——2-偕二硝甲基-5-硝基四唑3-氨基-1,2,4-三唑盐(3-ATDNMNT)和2-偕二硝甲基-5-硝基四唑4-氨基-1,2,4-三唑盐(4-ATDNMNT),收率分别为95.4%和96.7%;利用FT-IR、1 H NMR、13C NMR、15 N NMR及元素分析等方法对其结构进行表征;采用量子化学方法计算了3-ATDNMNT和4-ATDNMNT的爆轰性能;在标准状态下(膨胀比为70∶1),利用最小自由能原理,分别计算了两种离子盐在丁羟复合推进剂中的能量性能。结果表明,3-ATDNMNT的爆速和爆压分别为8.587km/s和33.58GPa,4-ATDNMNT的爆速和爆压分别为8.693km/s和34.31GPa。以3-ATDNMNT部分取代丁羟复合推进剂中的AP后,丁羟复合推进剂的理论比冲可达2 635.7N·s/kg。以4-ATDNMNT部分取代丁羟复合推进剂中的AP后,当HTPB、Al、AP及4-ATDNMNT各组分质量分数分别为10%、5%、15%及70%时,获得该丁羟复合推进剂的最高理论比冲为2 677.2N·s/kg。     

1,1′-二羟基-5,5′-联四唑二羟胺盐在火炸药中的应用研究进展

概括了1,1′-二羟基-5,5′-联四唑二羟胺盐(TKX-50)化合物的合成与制备、晶体特性和力学性能,总结了其在性能改进、相容性、能量、安全性等应用方面的研究现状。对比了TKX-50与传统中性有机硝铵类材料的不同,指出TKX-50是离子盐结构,无传统含能基团—NO₂,释能方式是以高能键断裂释放能量而不是氧化还原反应,使得计算得到的生成焓、爆热、燃烧热等能量特性与试验结果有巨大差异;最后归纳总结了TKX-50的应用优势和存在问题,并展望了其未来发展方向及研究重点,指出应充分挖掘以TKX-50为代表的富氮类含能离子盐能量特性,利用此类材料特有性质,扩大其在火炸药领域应用范围。     

1,3,4-噁二唑联呋咱含能化合物的设计及构效关系理论研究

在4种1,3,4-噁二唑联呋咱分子骨架上引入三硝基甲基、氟代偕二硝基、硝基及硝氨基等含能基团,设计了5类共10种含能化合物;采用密度泛函方法B3LPY/6-31G(d, p)基组,研究了化合物的物化性能、爆轰性能(密度、生成焓、氧平衡、爆速、爆压)与安全性能(静电势分布和键解离能)间的构效关系。结果表明,三硝基甲基及氟代偕二硝基可大大改善呋咱衍生物的爆轰性能,而联四芳环的1,3,4-噁二唑联呋咱的共轭母体骨架可有效提高致爆基团中C—NO_2的键离解能,是设计高能不敏感含能化合物的有效方法;其中,3,3′-二(5-三硝基甲基-1,3,4-噁二唑)-4,4′-偶氮呋咱(E-1)密度为1.969g/cm~3,爆速达9130m/s,爆压为38.82GPa,最弱键(C—NO_2)键离解能为131.57kJ/mol,表现出优异的综合性能。     

4,4′,5,5′-四硝基-2,2′-联咪唑N-氨基衍生物的合成及性能

以4,4′,5,5′-四硝基-2,2′-联咪唑二水合物(TNBI·2H_2O)为原料,经N-胺化反应合成2种N-氨基含能化合物—1-氨基-4,4′,5,5′-四硝基-2,2′-联咪唑(ATNBI)和1,1′-二氨基-4,4′,5,5′-四硝基-2,2′-联咪唑(DATNBI),采用红外光谱、~1H NMR、~(13)C NMR、元素分析等方法表征了目标物结构;获得DATNBI单晶并进行结构解析;采用差示扫描量热(DSC)方法对DATNBI的热稳定性进行研究,DATNBI热分解峰温度分别为255.8和268.8℃;采用Gaussian09程序CBS-4M方法计算DATNBI的固相生成热,基于晶体密度和固相生成热,利用Kamlet-Jacobs方程预估DATNBI的爆轰性能,DATNBI质量密度为1.933 g×cm~(-3),理论爆速为8.860 km×s~(-1),爆压为37.0 GPa,生成热为374.0 kJ×mol~(-1)。结果表明,DATNBI是一种爆轰性能优良的新型高能量密度材料。     

2-氨基-5,5′-二硝基-3,3′-双(1,2,4-三唑)的合成及晶体结构

为了合成硝基联三唑的氨化物,以氨基胍碳酸氢盐和草酸为原料,三异丙基苯磺酰胺(ISH)为氨化剂,经缩合、硝化、氨化等反应合成了5,5′-二硝基-3,3′-双(1,2,4-三唑)(DNBT)的氨化物—2-氨基-5,5′-二硝基-3,3′-双(1,2,4-三唑)(ADNBT)。利用氢谱~1H-NMR、碳谱~(13)C-NMR、红外光谱IR、质谱MS和元素分析手段对ADNBT及中间产物的结构进行了表征。对ADNBT热性能进行分析,并培养了ADNBT单晶。结果表明,ADNBT晶体属于单斜晶系,空间群P2(1)/n,晶胞具体参数:a为(0.9437±0.0005)nm,b为(0.9994±0.0006)nm,c为(1.1760±0.0007)nm,β为(100.606±0.011)°,V为(1.090 1±0.001 1) nm~3,Z为4,μ为0.147 mm~(-1),F(000)为560。差示扫描量热(DSC)曲线分析表明,ADNBT的分解峰温为254.08℃,热稳定性良好。     

NTO炸药研究进展

综述了3-硝基-1,2,4-三唑-5-酮(NTO)炸药的合成、结晶、含能盐和压装、浇铸、熔铸三大系列混合炸药及相关性能、应用研究进展。NTO爆速为8 200 m/s,感度大于88 cm,性能良好,利用它的高能与低感可研制出应用于IM的混合炸药,是RDX最有前景的替代物。     

3，3’-二硝基-5，5’-偶氮-1H-1，2，4-三唑的合成与晶体结构

以3氨基-5-硝基1H-1,2,4-三唑（ANTA）为原料,经过氧化合成3,3’-二硝基5,5’-偶氮-1H-1,2,4-三唑（DNAT）,采用红外光谱、核磁共振、元素分析等鉴定了产品结构。探讨了偶氮反应的机理和关键影响因素,确定了最佳的反应条件。测试了DNAT的部分性能,H50为17．08cm（落锤5kg）;摩擦感度60％（表压3．92、摆角90&#176;）。培养了DNAT单晶,四元衍射分析表明：DNAT&#183;4H2O晶体属于单斜晶系,空间群为P2（1）／n,晶体密度为1．550g／cm。     

3,5-二氨基-1,2,4-三唑二硝酰胺盐合成、晶体结构及性能

为了开发性能优异的新型二硝酰胺含能离子盐,采用3, 5-二氨基-1, 2, 4-三唑、硫酸和二硝酰胺铵为原料合成3,5-二氨基-1,2,4-三唑二硝酰胺盐(DATrZDN),并通过红外光谱、核磁共振和元素分析对其结构进行了表征。培养了DATrZDN的单晶并通过X射线衍射仪测定了晶体结构,结果表明其晶体为单斜晶系,空间群为P2(1)/n,晶胞参数为:a=1.332 0(4) nm,b=1.759 3(6) nm,c=1.422 9(4) nm,β=107.524(5)°。采用Gaussian 09程序和Kamlet-Jacobs爆轰方程分别计算了DATrZDN生成热和爆轰性能,生成焓为-164.7 kJ×mol~(-1),爆速8.404 km×s~(-1),爆压31.36 GPa,爆热5275 kJ×kg~(-1)。利用差示扫描量热法和热重分析法考察了DATrZDN的热性能,熔点为163.2℃,热分解温峰为188.6℃,热稳定性较好。     

不敏感含能材料MAD-X1的合成及性能

以草酸与氨基胍碳酸氢盐为原料,经脱水成环、重氮化取代、氧化、中和反应合成了不敏感含能材料1,1′-二羟基-3,3′-二硝基-5,5′-联-1,2,4-三唑二羟胺盐(MAD-X1),总收率为41.2%,采用红外光谱、1 H NMR、13 C NMR及元素分析对产物的结构进行了表征。探讨了一锅法合成中间体5,5′-二氨基-3,3′-联-1,2,4-三唑(DABT)的机理及亚硝酸钠与硫酸摩尔比对重氮化取代反应收率的影响,对MAD-X1的热性能进行了分析,用NASA-CEA程序计算了MAD-X1-CMDB推进剂的能量特性。结果表明,采用一锅法合成DABT,周期短、收率高(75.1%),亚硝酸钠与硫酸的最佳摩尔比为2.4∶1,酸化试剂为浓盐酸,MAD-X1的热分解峰温度为248.7℃;MAD-X1-CMDB推进剂的理论比冲和特征速度分别为2 449.6N·s/kg和1 540.7m/s。     

合成快讯:西安近代化学研究所首次合成高能氧化剂十硝基联吡唑(DNBP-10)

正十硝基联吡唑4,4′,5,5′-四硝基-2,2′-双(三硝甲基)-2H,2′H-3,3′-联吡唑(DNBP-10)为2018年俄罗斯泽林斯基研究所Igor L.Dalinger等人报道的一种新型绿色高能氧化剂,其晶体密度为2.021g/cm~3,理论爆速9 320m/s,理论爆压40GPa,撞击感度9J,摩擦感度215N,氧平衡10.5%(CO_2),且不含卤素,综合性能优于目前报道的高能氧化剂。此外,DNBF-10为共价中性含能化合物,有效规避了离子型氧化剂ADN吸湿性强等应用问题,DNBF-10爆轰性能、安全性能明显优于ADN,在混合炸药和高能推进剂等领域具有     

不敏感炸药1-甲基-3,5-二硝基-1,2,4-三唑的研究进展

综述了高能钝感炸药1-甲基-3,5-二硝基-1,2,4-三唑(MDNT)的合成方法及研究进展,详细介绍了由双氰胺、二盐酸肼为基本原料合成MDNT的工艺。此外,文章还介绍了MDNT的晶体结构,爆炸性能及感度方面的性能,简述了其应用前景。     

1,1′-二硝氨基-5,5′-偶氮双四唑钾盐的合成、结构及性能

以水合肼和叠氮氰为原料,经环化、缩合、氧化偶联、酸解、硝化、中和等反应,合成了1,1′-二硝氨基-5,5′-偶氮双四唑钾盐(K_2DNAABT);利用红外、核磁(~1 H NMR、~(13) C NMR)、元素分析和单晶X射线衍射表征了目标化合物的结构;采用DSC和TG方法研究了K_2DNAABT的热性能;基于晶体密度和计算的生成热,采用EXPLO5程序软件预估了K_2DNAABT的爆轰性能。结果表明,K_2DNAABT热分解峰温为194.27°C,晶体密度为2.11g/cm~3,生成热为617.0kJ/mol,爆速为8 367m/s,爆压为31.5GPa,具有较好的热稳定性,优良的爆轰性能,有望作为叠氮化铅的绿色替代物。