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。     

笼状骨架含能化合物构建研究进展

笼状结构因其高对称性、高环张力和致密的堆积密度成为理想的含能化合物骨架,是含能材料研究领域的热点。综述了以单质型含能化合物和金属络合物型含能化合物分类的已报道的笼状骨架含能化合物。其中,笼状骨架的单质含能化合物重点归纳了立方烷、伍兹烷、金刚烷等体系,典型化合物八硝基立方烷和六硝基六氮杂异伍兹烷已成为能量水平最高的单质含能化合物;笼状骨架的金属络合物型含能化合物重点介绍具有三维网络笼状空间的结构,该类化合物通过紧凑的排列方式形成了致密的网络结构,利用包裹方式将其它组分融入笼状结构中。指出,笼状骨架的单质含能化合物进一步的研究方向应以解决制备路线过长,成本过高的问题,为应用研究提供基础;笼状骨架的金属络合物型含能化合物研究处于起步阶段,种类较少是主要问题,但该类化合物普遍制备简易,成本较低且能量水平较高,应作为笼状骨架含能化合物下一步发展的重点方向。     

六硝基芪Ⅱ型的直接合成

六硝基芪Ⅱ型以前是由六硝基芪Ｉ型重结晶制得，本文成功地以六硝联苄为原料直接制得六硝基芪Ⅱ型。此法尚未见到国外文献报道。文中讨论了晶癖改进剂和水对制备六硝基芪Ⅱ型的影响，研究了溶剂的循环利用。这一新方法可以在工业上应用。     

芳香族硝基化合物废水处理的研究进展

芳香族硝基化合物中的硝基苯、硝基甲苯、二硝基苯酚等都是炸药的主要成分,除了它们本身的爆炸性和危险性,还具有高稳定性及高毒性,对人类健康、土壤、水源及生态环境都会造成极大的危害。本研究介绍了目前芳香族硝基化合物废水处理技术的现状,依据物理处理、化学处理和生物降解三种处理方法,进行了各种技术优缺点的总结,并展望了发展趋势。三种处理方法中物理处理法存在潜在的二次污染风险,生物降解法时间成本较高,故认为化学处理法是最具发展前景的方法,其中的光催化法仅借助太阳光就可高效降解芳香族硝基化合物废水,具有绿色环保、节能等优点,虽该方法还未运用到实际应用中,但可将其他处理技术与光催化法联合应用,达到取长补短、相得益彰的效果。     

高张力笼状化合物四环庚烷的分子结构表征及热裂解

四环庚烷是一种具有高张力笼状结构的液态燃料。采用气相色谱质谱联用仪、傅里叶变换红外光谱仪和核磁共振波谱仪表征光敏异构化合成的四环庚烷分子结构,采用热裂解-气相色谱质谱联用仪研究了四环庚烷300~800℃的裂解产物,结果表明合成的四环庚烷的分子结构和理论结构一致,气相色谱归一化法测得纯度为94%。四环庚烷在400℃以下不发生裂解,只有部分气化产物和其同分异构体;500~650℃的裂解产物以环状烯烃为主;随着温度的升高,裂解产物由环状烯烃向苯类化合物转变,高于750℃时裂解产物转变成联苯及多环芳烃化合物。     

共轭和笼状体系精确生成热的计算

以四唑衍生物和多取代基立方烷为例，评介了通过合理选择参照物、将设计等键等电子对反应简便地用于有机共轭和笼状体系的精确生成熟的计算方法。还以实例指出以“基团加和法”求生成热的局限性。     

多硝基双吡啶的合成、表征和理论研究（英）

以2-氨基-6-氯-3,5-二硝基吡啶为原料,经C-N偶联反应和叠氮化取代反应,设计/合成了一种新化合物N-(6-叠氮基-3,5-二硝基吡啶-2-基)-2,6-二氨基-3,5-二硝基吡啶,总产率为69％.用1H NMR、13C NMR、质谱和元素分析鉴定了其结构,在DFT-B3 LYP/6-31 G**水平下预估该化合物的的爆速为7.89 km·s-1,爆压为28.37 GPa.表明,该化合物比2,4,6-三硝基甲苯(TNT)有更好的爆轰性能.     

高密度笼状烃衍生物的合成及热性能

以环戊二烯(CPD)或甲基环戊二烯(MCPD)为原料,通过Diels-Alder反应、[2+2]环加成反应、羰基和含氮试剂的加成反应合成了五环[5.4.0.02,6.03,10.05,9]十一烷、甲基五环[5.4.0.02,6.03,10.05,9]十一烷的腙类衍生物,通过质谱、红外光谱、核磁共振氢谱等确证了产物结构,并通过PDSC研究了部分化合物在高温下的热分解性能。高张力笼状烃衍生物可改善笼状烃的挥发性能,分解过程放热,且分解温度随压力增大略有升高,可用作新型炸药或高能燃料组分。     

多硝基立方烷研究进展

综述了具有立体笼状骨架的新一类多硝基立方烷含能物质的合成、性能及研究进展。多硝基立方烷中,八硝基立方烷能量高,感度低,热稳定性好。     

多硝基化合物的静电火花感度与热分解参数的关联（英）

通过测定５３种多硝基化合物在５０％发火概率下的静电火花感度ＥＥＳ,发现由Ｓｋｉｎｎｅｒ等人在热分解速率常数ｋ＝１０＾３ｓ＾－１下建立的ＥＥＳ与温度倒数的半对数关系式随着化合物种类的不同而不同。分析结果表明,含能材料初始热分解的化学机理及其晶体分子的相互作用对电火花点火起决定性的作用。     

硝基胍炸药的机械感度和爆炸性能研究

研究了硝基胍(NQ)的晶型对其装药、爆炸性能的影响；测定了以硝基胍为基的混合炸药(NQ97)的撞击感度、摩擦感度及其爆速、爆压。实验证明，用NQ97代替B炸药来装填武器，可以改进武器系统的安全性能，且不会降低武器系统的威力。     

基于乌洛托品笼状结构阳离子的五唑盐合成

基于两种乌洛托品笼状阳离子结构,合成了两种新的五唑盐——乌洛托品五唑盐（C₆H₁₃N₉,1）和甲基化乌洛托品五唑盐（C₇H₁₅N₉,2）。通过X-射线单晶衍射、红外光谱（IR）、质谱（MS）和核磁共振（NMR）对合成的五唑盐进行了结构表征,并采用热重分析（TG）和差示扫描量热分析（DSC）测试其热分解行为。使用原子化法计算了化合物1和2的生成焓,使用EXPLO5预测了爆轰性能,并采用BAM方法测试其撞击感度和摩擦感度。测试结果显示,化合物1属于单斜晶系（P2₁/c）,晶胞参数为a=13.6795（2） Å,b=11.6892（1） Å,c=12.5941（2） Å,V=1937.53（5） ų,α=γ=90°,β=105.822（1）°,Z=8,D_c=1.448 g·cm^-3,化合物2属于单斜晶系（P2₁/m）,晶胞参数为a=6.9025（5） Å,b=7.6042（5） Å,c=10.6808（9） Å,V=538.50（7） ų,α=γ=90°,β=106.148（8）°,Z=2,D_c=1.389 g·cm^-3。化合物1和2的热分解温度分别为90.0 ℃和82.8 ℃,理论爆速爆压分别为8291 m·s^-1,20.33 GPa和7862 m·s^-1,17.41 GPa。测得化合物1和2的撞击感度和摩擦感度分别为5 J,288 N和3 J,86 N。     

多面体含能材料的爆速和爆压预估

当采用R-P经验方法预估多硝基笼状化合物最大理论密度下爆速和爆压时,需要修正F因子中与分子结构有关的A/3项,使F因子包含有来自笼状分子高晶体密度和分子内部高张力能的贡献。与K-J方法相比,改进R-P方法既保持了原式的优点,又使预估结果获得明显改善。把K-J方法预估结果作为基础数据,利用改进R-P方法估算25种多硝基笼状化合物的爆速和爆压,结果表明该方法的相对误差分别为±1.9％和±5.2％。而用R-P方法时,预估爆速和爆压的相对误差分别为±14.0％和±21.4％。     

键参数法预估芳香族多硝基化合物生成焓

用键参数法对芳香族多硝基化合物分子结构中的化学键进行编码,通过多元线性回归,得到回归模型,该模型经检验符合统计学规律。计算结果表明,此类化合物生成焓与键参数存在良好的相关性,回归方程相关系数0.994,决定系数0.988,绝大多数化合物计算值与文献值吻合得很好,相对误差大多数在±10%以内。     

多硝基立体笼状化合物——高能炸药合成的最新进展(上)

美国正在进行多硝基笼状化合物的合成,目前已进入第二阶段,把硝基引入了七种碳氢笼状化合物,到目前为止已经合成了12个含多达四个硝基的热安定的多硝基笼状化合物。     

多硝基立体笼状化合物——高能炸药合成的最新进展(下)

四、金刚烷及二金刚烷的多硝基衍生物用间接方法合成多硝基笼状化合物的最早实例是1,3,5,7-四硝基金刚烷(1a)的合金,因此1,3,5,7-四硝基金刚烧是第一个含4个确基的笼状化合物。这项工作是由美国陆军武器研究发展工程中心的索洛特及吉尔伯特等人于1980年完成的。他们以容易得到的金刚烷为最     

多硝基吡啶的密度泛函理论研究

在B3LYP/6 31++G 理论水平上优化了一系列多硝基吡啶的几何构型,计算了它们的电子结构、分子摩尔体积和标准摩尔热力学性质。结果表明,在吡啶的2、6位引入硝基,环上C—N键变短,而在吡啶的3、4位引入硝基和2、6位引入氨基都对环上C—N键影响很小。氨基的引入可使与C—NH2相邻的C—NO2键级增大。在B3LYP/6 31++G 水平上,Mulliken集居数分析方法不适合于吡啶类化合物原子净电荷的计算,而自然集居数分析方法是比较适用的。3,5 二氨基 2,4,6 三硝基吡啶的理论计算密度达到了2.2g·cm-3,并且它的C—NO2键级略小于DATB,预示着其为高密度低感高能炸药。