基于C-Br键断裂还原反应合成含能化合物1,3,5-三硝基六氢嘧啶（英文）

以2-溴-2-硝基-1,3-丙二醇、叔丁胺及37%甲醛溶液为原料,通过缩合环化、硝化和NaBH_4(或KI)作用下的C-Br选择性还原切断反应获得了含能化合物1,3,5-三硝基六氢嘧啶(TNHP),总收率33%(或21.11%)。通过红外、核磁、元素分析及质谱技术对TNHP及其合成中间体的结构进行了表征;通过X射线单晶衍射分析制备并测定了TNHP的单晶结构,同时以实验和理论方法进一步研究了其物理化学和爆轰性能。结果表明,TNHP在单斜晶系中以P2_((1)/c)的空间群结晶排列,晶体密度为1.787g/cm~3。其热分解温度为150.6℃,计算生成焓、爆速和撞击感度分别为-50.49kJ/mol、8388m/s和22.5J,显示了其在炸药领域的潜在应用前景。     

Ca-Al-LDHs固体碱催化羟甲基化反应制备2-硝基-2-甲基-1-丙醇的研究

采用共沉淀法制备了一系列Ca-Al-LDHs固体碱催化剂用于非均相催化合成2-硝基-2-甲基-1-丙醇。利用XRD、SEM、XPS、CO₂-TPD、FT-IR、BET等分析手段对Ca-Al-LDHs的结构特性、金属价态、碱性强度与催化性能构效关系进行表征,通过2-硝基丙烷与甲醛羟甲基化反应评价了Ca-Al-LDHs固体碱催化剂的催化性能,并对2-硝基-2-甲基-1-丙醇的制备工艺进行了优化。结果表明,所制备的固体碱催化剂表面存在大量强碱性活性位点,并且存在一种新的晶格结构(Ca₁₂Al₁₄O₃₃),该结构的存在提高了该催化剂对羟甲基化反应的催化性能;在温度为70℃、反应时间为2 h、n(甲醛)∶n(2-硝基丙烷)=2∶1、m(催化剂)∶m(甲醛)=3∶10的反应条件下,2-硝基丙烷的转化率为96.2%,2-硝基-2-甲基-1-丙醇选择性为99%。催化剂重复使用20次后,产品收率仍能达到60%以上。     

辛可宁-方酰胺催化剂的合成及应用

以9-氨基-(9-脱氧)表辛可宁(2)和方酸二乙酯(3)为原料,经缩合反应得到一种结构新颖的辛可宁-方酰胺催化剂(1),并将其应用于催化β-硝基苯乙烯(4)和乙酰丙酮(5)的不对称Michael加成反应,得到手性3-(2-硝基-1-苯基乙基)戊-2,4-二酮(6),通过¹HNMR、¹³CNMR、MS等手段对辛可宁-方酰胺催化剂及催化产物6的结构进行了表征,并对催化产物6的合成条件进行了优化。结果表明,在辛可宁-方酰胺催化剂用量n(辛可宁-方酰胺催化剂)∶n(β-硝基苯乙烯)为0.08∶1、溶剂为二氯甲烷、室温下反应12 h的最佳条件下,催化产物6收率达到90%,ee值>99%。     

联苯类化合物4′-氯-2-硝基联苯的绿色合成新工艺与晶体结构

对4′-氯-2-硝基联苯的合成路线进行优化,以获得适合工业化生产的工艺路线。以对氯溴苯和邻溴硝基苯为原料,以Pd(dppf)Cl²为催化剂,依次经过格氏反应、Suzuki偶联两步反应合成4′-氯-2-硝基联苯。X-射线衍射测定了其晶体结构。在优化的反应条件下,4′-氯-2-硝基联苯的合成总收率≥82%,纯度98.8%;产物结构经IR、2为催化剂,依次经过格氏反应、Suzuki偶联两步反应合成4′-氯-2-硝基联苯。X-射线衍射测定了其晶体结构。在优化的反应条件下,4′-氯-2-硝基联苯的合成总收率≥82%,纯度98.8%;产物结构经IR、¹H NMR、MS确证。该工艺绿色环保,条件温和,适合工业化生产。     

单氨基改性PBO的AB型新单体的合成

研究了以4-(甲氧羰基)-2-硝基苯甲酸(β-MNT)与4-氨基-6-硝基间苯二酚盐酸盐(ANR·HCl)为原料经酰氯化、N-酰化、环合、水解和催化加氢还原等一系列反应合成得到中间体4-((2,4-二羟基-5-硝基)氨甲酰基)-3-硝基苯甲酸甲酯(3-NMNC)、4-(5-硝基-6-羟基-2-苯并 唑基)-3-硝基苯甲酸甲酯(3-NMNB)、4-(5-硝基-6-羟基-2-苯并 唑基)-3-硝基苯甲酸(3-NNBA)及单氨基改性PBO的AB型新单体4-(5-氨基-6-羟基-2-苯并 唑基)-3-氨基苯甲酸(3-AABA),并对环合、水解和催化还原加氢的反应条件进行了优化.结果表明:对于环合反应,以二乙二醇二甲醚为溶剂,PPA为环合脱水剂其中P₂O₅含量84%,w(PPA):w(3-NMNC)=9.5:1,反应温度140℃,反应时间8h,3-NMNB收率73.16%,HPLC纯度99.10%;水解反应,以乙醇与水为溶剂,n(K₂CO₃):n(3-NMNB)= 1.8:1,加热水解2h,3-NNBA收率74.19%,HPLC纯度为98.59%;催化加氢还原反应,甲醇为溶剂,w(10%Pd/C):w(3-NNBA)=1:20,1 MPa氢压,80℃反应5h得3-AABA,HPLC纯度99.43%,收率65.08%.中间体和产物结构经FT-IR、¹³C-NMR和ESI-MS表征确认.     

2-(4-氨基-4-甲基戊基)丙二酸二甲酯的合成与表征

标题化合物是一种新结构的合成7,7-二甲基吖庚环-2-酮的中间体,该文报道其合成方法及表征。以丙烯酸甲酯和2-硝基丙烷为原料,经过Michael加成反应、酯水解反应、缩合反应、羰基还原反应、酯交换反应以及硝基还原反应,合成得到目标化合物。6步反应总产率达到40%。产物及中间体结构经~1HNMR、~(13)CNMR、FT-IR、元素分析及MS表征。其中,Michael加成产物4-甲基-4-硝基戊酸的结构进一步通过X-单晶衍射确定。并对每一步反应条件进行了简单讨论。该研究为吖庚环-2-酮类化合物的合成提供了一种新颖的中间体结构。     

Cu(Ⅱ)联咪唑硝基衍生物配合物的合成表征及其与CT-DNA相互作用研究

以联咪唑硝基衍生物(NO₂Me₂biim)为配体,通过直接法合成了其铜(Ⅱ)配合物。利用元素分析、红外光谱、紫外-可见光谱、摩尔电导率等方法对配合物的组成和结构进行了表征。以电子光谱、荧光光谱和黏度法研究了配体NO₂Me₂biim及配合物与小牛胸腺DNA(CT-DNA)的相互作用机制。研究表明,配体NO₂Me₂biim和配合物与CT-DNA分别以典型插入和部分插入模式进行相互作用。     

零维二核锰簇的构筑与晶体解析

采用水热合成法以1,2,5-噻二唑-3,4-二酸(tdzdc)为主配体，卡角型2-(5-(对甲苯基)-1H-1,2,4-三唑-3-)吡啶(Http)为辅助配体，与氯化锰反应制得一个零维二核锰簇[Mn₂(tdzdc)₂(Http)₄]。通过单晶X-射线衍射确定了其结构，并对其进行了元素分析、红外光谱表征。单晶结构解析表明：配合物属于P2₁空间群，单斜晶系。配合物为分成两叶的中心对称的二核簇，每一叶中包括一个中心Mn(Ⅱ)离子，一个tdzdc^2-和两个Http配体，且两个Http采用了不同的配位构型。     

5,5′-二硝基-3,3′-联(1,2,4-三唑)草酰肼双阳离子盐的合成、表征与性能预估

为研究双子型含能离子盐的稳定性和爆轰性能,探究其在含能材料领域的应用前景,以5,5′-二硝基-3,3′-联(1,2,4-三唑)(DNBT)为前体,与草酰肼经酸碱中和反应合成了5,5′-二硝基-3,3′-联(1,2,4-三唑)草酰肼双阳离子盐(DNBOT),成盐收率为80.8%;利用X-射线单晶衍射、红外光谱、核磁共振对产物结构进行表征,通过DSC-TGA同步热分析仪对其热性能进行了分析,采用Gaussian 09程序和EXPLO5爆轰软件对其爆轰性能进行了理论计算并测试了其机械感度。结果表明,化合物5,5′-二硝基-3,3′-联(1,2,4-三唑)草酰肼双阳离子盐的晶体结构属于单斜晶系,晶体密度为1.653g/cm³,空间群为P2₁/c,晶体结构中含有两个结晶水,脱结晶水后化合物的实测密度为1.701g/cm³;在熔点205℃时开始分解,分解峰温为207℃;理论爆速为7620m/s、爆压为21.8GPa、撞击感度大于40J、摩擦感度大于360N,综合性能优于TNT,是一种综合性能较好的新型双子型含能离子化合物,且合成路线简单。     

1-氨基-1-肼基-2,2-二硝基乙烯碱金属盐的制备及对改性双基推进剂主组分热分解的催化作用

1-氨基-1-肼基-2,2-二硝基乙烯（AHDNE）与氢氧化钾或碳酸铯反应得到相应的碱金属盐AHDNE-K 和AHDNE-Cs。 通过元素分析和红外光谱对其进行结构表征;采用单晶X射线衍射分析法测定了AHDNE-K的单晶结构,DSC技术研究了两种金属盐对3种改性双基推进剂主组分HMX、RDX和NC/NG热分解的影响。结果表明,AHDNE-K对NC/NG有明显的催化效果,使分解温度降低了约24 ℃,能量增加了1 316 J·g^-1。     

7H-双呋咱并[3,4-b∶3′,4′-f]氧化呋咱并[3″,4″-d]氮杂环庚三烯新法合成、晶体结构与性能

以3,4-双(4′-硝基呋咱-3′-基)氧化呋咱和羟胺为原料,发现了高密度七元环化合物7H-双呋咱并[3,4-b:3′,4′-f]氧化呋咱并[3″,4″-d]氮杂环庚三烯(HATF)的一种新合成方法,提出并阐明了分子内环化与羟胺还原的反应机理;利用红外光谱、核磁共振、元素分析对产物结构进行了表征,结合理论模拟,完成了13C NMR和15N NMR谱的归属研究;成功培养了适合单晶X-射线衍射分析的HATF单晶,利用EXPLO5软件预估了HATF的理论爆速(D)和爆压(p),采用差示扫描量热技术(DSC)研究了HATF的热分解过程。结果表明,HATF属于单斜晶系,空间群为P212121,a=5.991(7)A,b=10.270(12)A,c=13.192(15)A,V=811.7(17)A3,Z=4,ρ=1.924g/cm³,F(000)=472,μ=0.166mm-1,S=1.032,R1=0.0404,wR2=0.0854;HATF的理论爆速和爆压分别为8541m/s和31.4GPa,能量水平与RDX相当。HATF的转晶峰温为183℃,熔点为227.7℃,起始分解温度为271.5℃,表明HATF是一种密度大、热稳定性好、爆轰性能优异的高能量密度化合物。     

5-(4-叠氮呋咱基)-[1,2,3]三唑[4,5-c]并呋咱内盐的合成、晶体结构及性能

以3,4-二氨基呋咱为原料,经重氮化-叠氮化、氧化-环化等反应合成了一种新型无氢富氮含能材料5-(4-叠氮呋咱基)-[1,2,3]三唑[4,5-c]并呋咱内盐(AFTF);采用红外光谱、核磁共振、元素分析等方法表征了目标物的结构;获得了AFTF的单晶并进行了晶体结构解析;采用DSC方法研究了AFTF的热稳定性,初步探讨了氧化-环化反应机理;采用Gaussian 09程序CBS-QB3方法计算了AFTF的固相生成热,基于晶体密度和固相生成热,利用EXPLO5爆轰软件预估了AFTF的爆轰性能。结果表明,化合物AFTF晶体为正交晶系,空间群为P 2(1)2(1)2(1),晶胞参数为:a=8.1782(17),b=8.6446(18),c=11.521(2),V=814.5(3)3,Z=4,μ=0.151 mm^-1,F(000)=440;AFTF的熔点为101.02℃,热分解温度为186.39℃;AFTF晶体密度为1.795 g/cm 3(296 K),氮含量为63.6%,理论爆速为8.982 km/s,爆压为33.5 GPa,生成热为1178.9 kJ/mol,爆热为6450.8 kJ/kg,表明AFTF是一种爆轰性能优良的无氢富氮高能量密度化合物,有望应用于高能推进剂或气体发生剂领域;低熔点特性有望使其作为熔铸炸药载体使用。     

一水合双四唑乙烷氨基胍的制备及性能研究

采用一锅法制备了新型高氮化合物——一水合双四唑乙烷氨基胍盐(CH7N4·C4H4N8·H2O)。用红外光谱和元素分析对其单晶进行了表征,用X射线单晶衍射法测定了其晶体结构;用TG-DTG法和DSC法测试了其热性能;用Kissinger法和Ozawa法计算了其非等温动力学参数;用氧弹量热法测试了其燃烧热;用K-J方程计算了其爆速、爆压,并测试了其机械感度。结果表明,该晶体属于单斜晶系,空间群为C2/c(No.15),晶胞参数为:a=1.126 1(2)nm,b=0.710 62(14)nm,c=2.724 1(5)nm,β=95.95(3)°,V=2.168 2(8)nm3,Z=4,理论密度为1.527g/cm3;该化合物在289.3℃开始分解,具有良好的热稳定性,其非等温动力学反应活化能为219.05kJ/mol,指前因子lg(A/s-1)为38.61;燃烧热为9.515MJ/kg,生成焓为2 892.2kJ/mol,爆速为6.95km/s,爆压为19.3GPa;撞击感度高于50cm,摩擦感度为0,表明该化合物具有较低的机械感度和良好的热稳定性。     

1,4‐Diformyl‐2,3,5,6‐Tetranitratopiperazine: A New Primary Explosive Based on Glyoxal

In the present work we describe synthesis and properties of 1,4‐diformyl‐2,3,5,6‐tetranitratopiperazine. The 1,4‐diformyl‐2,3,5,6‐tetranitratopiperazine turned out to be a powerful highly energetic compound. Its physical and chemical properties were investigated by theoretical as well as experimental methods. The detonation energy of 1,4‐diformyl‐2,3,5,6‐tetranitratopiperazine was determined to 5376 kJ/kg or 93% compared to HMX. Molecular and crystal structure of 1,4‐diformyl‐2,3,5,6‐tetranitratopiperazine was elucidated by single crystal X‐ray diffraction analysis. An interesting feature of the title substance, its rotamer equilibrium, was investigated by 2D NMR methods.     

Effects of Neodymium Concentration on Optical Characteristics of Polycrystalline Nd:YAG Laser Materials

A neodymium-doped yttrium-aluminum garnet (Y₃A1₅O₁₂, YAG) (Nd:YAG) ceramic that contained 0.3–4.8 at.% neodymium additives and exhibited nearly the same optical properties as those of a single crystal was fabricated by a solid-state reaction method using high-purity powders. Although the integrated absorption intensity of the ²H_9/2+⁴F_5/2 bands simply increased as the neodymium concentration in the YAG ceramics decreased, the fluorescence intensity of the 2.4 at.% Nd:YAG ceramic was the strongest among Nd:YAG ceramics with various neodymium concentrations and a 0.9 at.% Nd:YAG single crystal. An oscillation experiment was performed on a continuous-wave (cw) laser with a diode-laser exciting system using those ceramics and the single crystal. The oscillation threshold and slope efficiency in that analysis were 309 mW and 28%, respectively, for the 1.1 at.% Nd:YAG ceramics and 356 mW and 40%, respectively, for the 2.4 at.% Nd:YAG ceramics. The lasing characteristics of the ceramics in the present work were superior to those of a 0.9 at.% Nd:YAG single crystal that was fabricated by the Czochralski (Cz) method.     

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。     

The Synthesis of Energetic Compound on 4,4′‐((2,4,6‐trinitro‐1,3‐phenylene)bis(oxy)) bis(1,3‐dinitrobenzene)(ZXC‐5): Thermally Stable Explosive with Outstanding Properties

The novel, thermally stable explosive 4,4′‐((2,4,6‐trinitro‐1,3‐phenylene)bis(oxy))bis(1,3‐dinitrobenzene) (Be referred to as ZXC‐ 5 in our laboratory) has been reported. ZXC‐5 can be synthesized by a simple synthetic method (The total synthesis of ZXC‐ 5 requires only two steps and the total yield of ZXC‐ 5 is more than 89 %) and shows the superior detonation performances (detonation pressure, detonation velocity, sensitivity toward mechanical stimuli, and temperature of decomposition). The structure of ZXC‐5 was characterized by multinuclear (¹H, ¹³C) NMR and mass spectrometry. The structure in the crystalline state was confirmed by low‐temperature single‐crystal X‐ray diffraction. From the calculated standard molar enthalpy of formation and the measured densities, the detonation properties were predicted by using the EXPLO5 V6.01 thermochemical computer code. The sensitivity of ZXC‐ 5 towards impact, electrostatic discharge, and friction were also measured.     

Growth of High-Quality Pb((Zn1/3Nb2/3)0.91Ti0.09)O3 Single Crystals by Excess ZnO Addition

A high-quality single crystal of Pb((Zn_1/3Nb_2/3)_0.91Ti_0.09)O₃ (PZNT 91/9), 40 mm in diameter and 20 mm in length, was successfully grown using the solution Bridgman method with a slight excess amount of ZnO. High-quality wafers were sliced from the light-brown single crystal. No PbO inclusions or opaque areas were observed in the transparent wafers. An array probe for echocardiography was constructed with the single-crystal wafer, and its superior performance was demonstrated.     

多孔材料对氢气爆轰的抑制作用

为了研究多孔材料对氢气爆轰的抑制作用,在内径80 mm、长6000 mm的爆轰圆管中开展2H₂+O₂+3Ar预混气爆轰传播实验。在距点火头5000 mm处放置不同孔隙密度(10、20、40 ppi)厚度30 mm的Al₂O₃泡沫陶瓷和不同厚度(10、30、50 mm)孔隙密度20 ppi的泡沫铁镍金属,分别使用压力传感器、烟膜记录爆轰波压力、胞格结构,计算爆轰波传播速度。结果表明,速度亏损和胞格尺寸随着孔隙密度或厚度的增加而增大,但是均与初始压力成反比。两种多孔材料的材料特性不同,泡沫铁镍金属具有良好的导热性,因此对爆轰波的抑制效果强于Al₂O₃泡沫陶瓷。