高氮含能化合物的合成研究.pdf

1、新型含能材料的合成主要是追求那些具有更高爆轟性能、更低感度、更好化學(xué)及熱安定性的化合物。與傳統(tǒng)含能材料相比，高氮化合物由于普遍具有高生成熱、易于實(shí)現(xiàn)氧平衡、且其分解產(chǎn)物為清潔的氮?dú)獾忍匦?，因此是理想的高能量密度材料。但是因?yàn)楦邚埩Ω叩衔镌斐闪瞬环€(wěn)定性，使得此類化合物的合成具有一定的難度，目前對于高氮含能化合物的合成研究成為了國際含能材料研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)。本論文設(shè)計(jì)并合成了一些具有新穎結(jié)構(gòu)的高氮含能化合物，主要分為以下五個部分:

2、>　　1.基于唑環(huán)上N-NH2構(gòu)建氮氮鍵合成多氮含能化合物的反應(yīng)研究
　　以1，5-二氨基四唑?yàn)樵?，?jīng)過重氮化偶聯(lián)合成了具有11個氮原子直接相連的含能鹽，這是目前首例報道的四唑環(huán)上N-氨基進(jìn)行重氮化和胺類進(jìn)行偶聯(lián)的反應(yīng)，為新型多氮含能化合物的設(shè)計(jì)與合成提供了新思路。
　　采用二氯異氰尿酸鈉(SDCI)、三氯異氰尿酸(TCICA)和次氯酸叔丁酯(t-BuOCl)為氧化劑合成了具有10個氮原子直接相連的1，1'-偶氮-5-甲基

3、四唑，拓展了N-NH2氧化為N-N=N-N-結(jié)構(gòu)氧化劑的種類，特別是三氯異氰尿酸首次應(yīng)用在N-NH2的氧化上。目標(biāo)化合物經(jīng)過光譜和X-射線單晶衍射確定了其結(jié)構(gòu)，這個具有N10結(jié)構(gòu)的化合物展現(xiàn)了良好的熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性。
　　以α，α-二氯乙醛對甲苯磺酰腙和1-氨基-1，2，3-三唑?yàn)樵?，?jīng)過縮合關(guān)環(huán)反應(yīng)合成了具有6個氮原子直接相連的多氮化合物，并對這個反應(yīng)機(jī)理進(jìn)行了深入研究。
　　2.含1，5-二氨基四唑和氧化呋咱類含能

4、化合物的合成研究
　　采用1，5-二氨基四唑和3-甲基-4-醛基-2-氧化呋咱進(jìn)行縮合反應(yīng)以高產(chǎn)率制備了化合物4-（1-氨基-5-氨基四唑基）-甲基亞氨基-3-甲基-2-氧化呋咱(51)，并進(jìn)一步分別通過硝化反應(yīng)和氧化反應(yīng)合成了硝化產(chǎn)物4-（1-氨基-5-硝氨基四唑基）-甲基亞氨基-3-甲基-2-氧化呋咱(52)和氧化產(chǎn)物4-（1-氨基-5，5'-偶氮基四唑基）-甲基亞氨基-3-甲基-2-氧化呋咱(56)。其中硝化產(chǎn)物與1-氨基-

5、1，2，3-三唑、4-氨基-1，2，4-三唑、3-氨基-1，2，4-三唑三種堿形成相應(yīng)的鹽。利用X-射線單晶衍射測定了幾種化合物的結(jié)構(gòu)，并利用元素分析、紅外光譜、拉曼光譜、核磁共振的方法對其組成進(jìn)行了表征。此外，通過熱分析和感度測試對這些化合物進(jìn)行了研究。
　　3-硝基三唑類含能化合物的合成研究
　　以4-甲基-5-硝基-1，2，3-三唑和5，5'-二硝基-4，4'-聯(lián)（1，2，3-三唑）為原料，探索了其N-胺化反應(yīng)，并成功

6、獲得了4-甲基-5-硝基-1，2，3-三唑的2位和3位上N-胺化產(chǎn)物。進(jìn)一步通過氧化2-氨基-4-甲基-5-硝基-1，2，3-三唑反應(yīng)合成了具有8個氮原子直接相連的多氮化合物。分別研究了4-甲基-5-硝基-1，2，3-三唑和5，5'-二硝基-4，4'-聯(lián)（1，2，3-三唑）和溴丙酮的取代反應(yīng)，成功獲得了相應(yīng)的產(chǎn)物，并用X-射線單晶衍射法確定了結(jié)構(gòu)。
　　4.1，5-二氨基四唑與多硝基氯苯的親核取代反應(yīng)研究
　　1，5-二氨基

7、四唑和苦基氯的親核取代反應(yīng)得到了5-苦氨基四唑(PAT)，而不是預(yù)期的1-苦氨基-5-氨基四唑或者5-苦氨基-1-氨基四唑，同時PAT的結(jié)構(gòu)經(jīng)過X-射線單晶衍射儀確認(rèn)，同時提出了該反應(yīng)可能的反應(yīng)機(jī)理。
　　5.5-甲基-1-氨基四唑衍生物的合成與性質(zhì)研究
　　以5-甲基-1-氨基四唑?yàn)榈孜锖铣闪藘蓚€含能化合物，向四唑環(huán)中分別引入了三硝基乙基和氧化呋咱環(huán)。三硝基的引入可以改善氧平衡，氧化呋咱環(huán)的引入可以提高爆轟性能。兩種化合物