1,1'-偶氮双(3,5-二硝基吡唑)的合成

以3,5-二硝基吡唑(DNP)为原料,经中和、N-胺化、氧化偶联等反应合成了一种含N,N-偶氮结构的富氮、多硝基含能化合物——1,1'-偶氮双(3,5-二硝基吡唑)(ABDNP),采用红外、核磁(1H NMR,13C NMR)、质谱及元素分析表征了该化合物的结构;考察了不同氧化剂体系对偶联反应的影响;并计算了化合物ABDNP的物化及爆轰性能.结果表明,使用次氯酸叔丁酯作为氧化剂最好,ABDNP收率为43.5％;其密度为1.94 g·cm-3,爆速为9309.0 m·s-1,爆压为42.2 GPa,优于RDX.     

1,1′-偶氮双(3,5-二硝基吡唑)的合成（英文）

以3,5-二硝基吡唑(DNP)为原料,经中和、N-胺化、氧化偶联等反应合成了一种含N,N-偶氮结构的富氮、多硝基含能化合物——1,1′-偶氮双(3,5-二硝基吡唑)(ABDNP),采用红外、核磁(1 H NMR,13C NMR)、质谱及元素分析表征了该化合物的结构;考察了不同氧化剂体系对偶联反应的影响;并计算了化合物ABDNP的物化及爆轰性能。结果表明,使用次氯酸叔丁酯作为氧化剂最好,ABDNP收率为43.5%;其密度为1.94g·cm-3,爆速为9309.0m·s-1,爆压为42.2GPa,优于RDX。     

N,N-双((3,5-二硝基-1,2,4-三唑-1-基)甲基)硝胺的合成及性能（英）

以3,5-二氨基-1,2,4-三唑 (DAT)为原料,经重氮化、硝化、N-烷基化等反应合成了N,N-双((3,5-二硝基-1,2,4-三唑-1-基)甲基)硝胺 (BDNTMN)。利用¹H NMR, ¹³C NMR、红外、质谱及元素分析等手段表征了化合物的结构。采用DSC和TG方法分析了目标化合物BDNTMN的主要热性能。采用Gaussian 09程序和Kamlat-Jacbos方程预估了BDNTMN的理化性质和爆轰性能。结果表明,BDNTMN在170.4 ℃ 和254.1 ℃分别有两个热分解峰。预估的BDNTMN的密度、爆速和爆压分别为1.95 g·cm^-3、9.03 km·s^-1和38.7 GPa,性能优于RDX。     

3,3′-二硝胺基-4,4′-氧化偶氮呋咱基含能离子盐的合成及性能（英）

以3,3′-二胺基-4,4′-氧化偶氮呋咱(AOF)为原料,经纯硝酸硝化得到3,3′-二硝胺基-4,4′-氧化偶氮呋咱(NOF)。通过复分解反应与多氮阳离子(碳酰肼(CBH)、氨基胍(AG))结合得到了两种新的含能离子盐—3,3′-二硝胺基-4,4′-氧化偶氮呋咱碳酰肼盐(NOF-CBH)和3,3′-二硝胺基-4,4′-氧化偶氮呋咱氨基胍盐(NOF-AG)。通过¹H NMR、¹³C NMR、IR及元素分析表征了化合物的结构。用TG-DTG研究了化合物的热行为。采用量子化学方法对比研究了NOF及其阴离子NOF^2-的几何构型。预估了化合物的爆轰性能。结果表明,NOF-CBH和NOF-AG的初始分解温度分别为144.9,151.6 ℃,高于NOF的90 ℃。NOF-CBH和NOF-AG的标准摩尔生成焓分别为515.86 kJ·mol^-1和815.96 kJ·mol^-1,密度分别为1.82 g·cm^-3和1.75 g·cm^-3,理论爆速均大于8500 m·s^-1。     

3,5-双（二硝甲基）-1,2,4-三唑的双脒基脲盐的合成与性能（英）

以3-偕二硝甲基-5-乙酸乙酯基-5,5-二硝基-1H-1,2,4-三唑为原料,通过硝化、水解和离子交换反应设计并合成了未见文献报道的新化合物3,5-双（二硝甲基）-1,2,4-三唑的双脒基脲盐（DMDNMT）;采用红外光谱、¹H NMR、¹³C NMR及元素分析等对中间体及最终产物进行了结构表征;对DMDNMT的密度和生成焓进行了理论计算,并利用EXPLO5 6.04软件对DMDNMT的爆轰性能进行了计算,其密度为1.81 g·cm^-3,爆速为8624.8 m·s^-1,爆压为29.2 GPa;利用DSC和TG-DTG验证了DMDNMT的热稳定性,DMDNMT的分解点为177.3 ℃。     

氮-氨基多硝基二唑的理论研究（英）

采用密度泛函理论 B3LYP方法,在aug-cc-pVDZ的水平上,对6种N-氨基多硝基二唑化合物的电子结构、能隙及感度进行了理论研究。运用Politzer的方法得到了6种化合物的固相生成热和密度;采用键离解能预估了化合物的热稳定性,其离解能为238.94~283.95 kJ·mol^-1; 运用Kamlet-Jacob方程对其爆轰性能进行了预测。结果表明: 1-氨基-3,4,5-三硝基吡唑(8.99 km·s^-1, 36.12 GPa)和1-氨基-2,4,5-三硝基咪唑(8.92 km·s^-1, 35.56 GPa)的爆轰性能与环三亚甲基三硝胺(RDX, 8.75 km·s^-1, 34.7 GPa)及环四亚甲基四硝胺(HMX, 9.1 km·s^-1, 39.00 GPa)相当。综合热稳定性和爆轰性能,认为1-氨基-3,4,5-三硝基吡唑和1-氨基-2,4,5-三硝基咪唑是潜在的高能量密度材料。     

2，6-二氨基-3，5-二硝基-1-氧吡嗪的高效液相色谱分析技术

为了快速检验单质炸药2,6-二氨基-3,5-二硝基-1-氧吡嗪（ANPZO）的质量,指导ANPZO合成工艺优化,建立了ANPZO和主杂质2,6-二氨基-3,5-二硝基吡嗪（ANPZ）含量分析的高效液相色谱法。采用C18色谱柱（250 mm×4.6 mm、5 μm）,以甲醇、水、三氟乙酸混合溶剂为流动相,用紫外-可见光检测器,在425 nm检测波长下,对ANPZO试样溶液进行色谱分离,结果发现,ANPZO与反应中间体ANPZ分离良好,分析时间仅为7.0 min。在0.1~0.6 mg·mL^-1的浓度范围内,ANPZO的线性相关系数为0.9996。ANPZO检出限为20 ng·g^-1,定量限为67 ng·g^-1,重复性测试结果的相对标准偏差为0.30%。     

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.     

新型含能基团偕叠氮硝基熔铸炸药载体AzDNAZ的合成及性能（英）

以1-叔丁基-3-硝基-3-羟甲基氮杂环丁烷盐酸盐为原料,经氧化-叠氮化、成盐、硝化等反应合成了具有偕叠氮硝基的熔铸炸药3-叠氮基-1,3-二硝基氮杂环丁烷（AzDNAZ）,总收率达到58.8%,采用红外光谱、¹H NMR、¹³C NMR及元素分析等对中间体及最终产物进行了结构表征;培养了新的中间体1-叔丁基-3-叠氮基-3-硝基氮杂环丁烷硝酸盐的单晶,X射线单晶衍射分析表明：1-叔丁基-3-叠氮基-3-硝基氮杂环丁烷硝酸盐晶体结构属单斜晶系, 空间群为P2(1)/n, a=0.8281(314) nm, b=0.8607(2) nm, c=1.7195(2) nm, α=90°, β=95(2)°, γ=90°, V=1.2210(6) nm³, Z=4,M_r=262,D_c=1.427 g·cm^-3,μ=0.174 mm^-1,F(000)=552, R=0.0418, wR₂=0.1168。利用DSC-TG方法分析了热性能,结果表明：AzDNAZ的熔点为78.2 ℃,分解点为180.7 ℃。采用Gaussian 09程序和Kamlet-Jacobs方程预估了AzDNAZ的性能,结果表明：AzDNAZ的密度为1.75 g·cm^-3,生成焓为331.73 kJ·mol^-1,爆速8460 m·s^-1爆压31.83 GPa。表明AzDNAZ可以作为熔铸炸药和含能增塑剂的候选含能材料。     

多硝基双吡啶的合成、表征和理论研究（英文）

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-B3LYP/6-31G**水平下预估该化合物的的爆速为7.89km·s-1,爆压为28.37GPa。表明,该化合物比2,4,6-三硝基甲苯(TNT)有更好的爆轰性能。     

5-叠氮基-1,2,4-三唑-5-乙酸(ATAA)的合成及热性能（英）

以5-氨基-1,2,4三唑基-5-乙酸(1)为原料,经Sandmeyer反应得到一种新型叠氮三唑类化合物5-叠氮基-1,2,4-三唑-5-乙酸(ATAA)。通过¹H NMR、¹³C NMR、IR及元素分析等手段对化合物结构进行表征。TG及DSC的研究表明,ATAA的热行为包括结晶水脱除、熔化及热分解三个过程,每个过程所对应的峰值温度分别为85.6,168.0 ℃和177.9 ℃。基于ATAA设计出一种新型多硝基含能化合物——5-叠氮基-3-硝仿基-1,2,4-三唑(2),并对其爆轰性能进行预估。结果表明其标准生成焓、理论密度及理论爆速分别为449.62 kJ·mol^-1、1.91 g·cm^-3和9096 m·s^-1,整体性能与HMX相当。     

两种新型多氨基多硝基吡啶衍生物的合成与表征（英）

以2-氯-4-氨基吡啶(1)为原料,经硝化反应合成出一种新的偶氮桥吡啶衍生物(E)-1,2-双(2-氯-3-硝基吡啶基-4-基)二氮烯(3)和2-氯-4-氨基-3,5-二硝基吡啶(2),随后经胺化反应分别得到(E)-1,2-双(2-氨基-3-硝基吡啶基-4-基)二氮烯(5)和2,4-二氨基-3,5-二硝基吡啶(4),总的得率分别为69%和18%。室温下,用氯仿作溶剂得到化合物3的红色晶体用于X-射线衍射分析。用Kamlet-Jacobs经验方程计算了化合物4和5的爆轰性能。结果表明,化合物3为单斜晶系,空间群P2₁/N,晶胞参数为:a=9.965(2) , b=6.3190(13) , c=10.737(2) , β= 93.75(3)°, V=674.6(2) ³, D_c=1.689 g·cm^-3, C₁₀H₄Cl₂N₆O₄,M_r=171.55, F(000)=344, μ(Mo Kα)=0.510 mm^-1, Z=4。化合物4的爆轰性能与2,4,6-三硝基甲苯(TNT)相当,而化合物5的爆轰性能不佳。     

4-氨基-2,6-双(5-氨基-1H-四唑基)-3,5-二硝基吡啶的合成与性能（英）

以4-氨基-2,6-二氯吡啶为原料,经过硝化和缩合两步反应,合成出一种新型耐热炸药,4-氨基-2,6-双(5-氨基-1H-四唑基)-3,5-二硝基吡啶(ABDP),总收率为36%。采用核磁共振、质谱及元素分析对产物结构进行表征。分别研究了3-氨基-1,2,4-三氮唑和5-氨基四唑与4-氨基-2,6-二氯-3,5-二硝基吡啶的缩合反应,结果发现,3-氨基-1,2,4-三氮唑中伯胺和仲胺的亲核性相近,5-氨基四唑中仲胺的亲核性优于伯胺。用热重(TG)和差示扫描量热法(DSC)研究了ABDP的热分解性能,发现其在322 ℃有一个热分解峰,322 ℃时总热失重量为97%,采用Rothstein方法计算4-氨基-2,6-双(5-氨基-2H-四唑基)-3,5-二硝基吡啶的爆速为8823 m·s^-1,爆压为36.72 GPa。     

3,7-二硝亚氨基-2,4,6,8-四氮杂双环[3.3.0]辛烷的结构和性能（英）

用TG-DTG-DSC方法研究富氮含能化合物3,7-二硝亚氨基-2,4,6,8-四氮杂双环[3.3.0]辛烷的热性能,用量子化学方法研究其电子结构及爆轰性能。结果表明,3,7-二硝亚氨基-2,4,6,8-四氮杂双环[3.3.0]辛烷热分解是一个二阶段过程,在320 ℃左右有一个剧烈的放热峰。其热分解活化能和指前因子分别为225.80 kJ·mol^-1和10 17.71 s^-1。考虑到其热爆炸临界温度为600.25 K,活化熵为80.18 J·mol^-1·k^-1,活化焓为220.92 kJ·mol^-1,吉布斯自由能为173.87 kJ·mol^-1。利用K-J公式得到其爆速为8.70 km·s^-1, 爆压为34.34 GPa,表明3,7-二硝亚氨基-2,4,6,8-四氮杂双环[3.3.0]辛烷可用作潜在的高能、稳定的含能材料的候选物。     

2，6-二氨基-3，5-二硝基吡啶及其氮氧化物的氧化胺化反应

以氨水为胺化剂,KMnO4为氧化剂,在不同反应条件下实现2,6-二氨基-3,5-二硝基吡啶(ANPy)和2,6-二氨基-3,5-二硝基吡啶-1-氧化物(ANPyO)4位的氧化胺化反应,目标化合物2,4,6-三氨基-3,5-二硝基吡啶(TANPy)和2,4,6-三氨基-3,5-二硝基吡啶-1-氧化物(TANPyO)的收率分别达到81.5%和85.4%.探讨了溶剂类型、氨水浓度等反应条件对目标化合物产率影响,并讨论了2,6-二氨基-3,5-二硝基吡啶(2,6-二氨基-3,5-二硝基吡啶-1-氧化物)氧化胺化反应结果与3-硝基吡啶不同的原因.采用1H NMR, IR和MS对目标化合物的结构进行了表征.     

三硝基乙基四嗪化合物的合成与表征

以3,6-对(3,5-二甲基吡唑)-1,2,4,5-四嗪(BT)为前驱体,经亲核取代得到3,6-二氨基-1,2,4,5-四嗪(DAT),再氧化偶联合成3,3'-偶氮-双(6-氨基-1,2,4,5-四嗪)(DAAT),DAAT与2,2,2-三硝基乙醇反应得到3,3'-偶氮双(6-(N-2,2,2-三硝基乙基)氨基-1,2,4,5-四嗪)(BATAT)。采用核磁、质谱等分析手段对其进行表征,用Monte-carlo方法计算得到BATAT的密度为1.827 g·cm-3,用Kamlet-Jacobs方程估算得到BATAT爆速和爆压分别为8.76 km·s-1和34.11 GPa。     

3,6-二硝基吡唑[4,3-c]并吡唑(DNPP)百克量合成及DNPP.H2O晶体结构

研究了3,6-二硝基吡唑[4,3-c]并吡唑(DNPP)的百克量级合成工艺,总收率由9.3%提高到17.9%。采用IR、¹H NMR、¹³C NMR、元素分析、质谱等方法对中间体及DNPP的结构进行了表征。探讨了环化、还原“一锅法”反应机理及反应安全性;改进了重氮盐中间体的后处理方法: 采用冷冻结晶法代替萃取法,操作简单,避免大量使用有机溶剂,收率从77.0%提高到86.1%; 培养了DNPP·H₂O单晶,晶体结构分析表明,DNPP·H₂O为单斜晶系,空间群为P2(1)/c,晶体学参数为: a=0.3480(4) nm,b=1.4134(16) nm,c=0.9027(11) nm,α=90°,β=94.327(16)°,γ=90°,V=0.4427(9)nm³, Z=4,D_c=1.756g·cm-3,μ=0.164 mm-1,F(000)=240,R₁=0.0503,wR₂=0.1391。     

新型含能化合物3,5-二硝基吡唑-4-硝酸酯的合成与表征

以4-氯吡唑(4-CP)为原料,经过硝硫混酸硝化制得4-氯-3,5-二硝基吡唑(4-CDNP),再以硝酸银为亲核试剂进行亲核取代反应得到一种新型的含能化合物3,5-二硝基吡唑-4-硝酸酯(DNPN),并采用红外光谱、核磁共振、元素分析对产物结构进行了表征,计算了其爆轰性能,考察了硝硫混酸组成、硝化温度对硝化反应的影响,得到较佳的合成条件:硝硫混酸组成为V(98%硝酸):V(98%硫酸)=1∶4,反应温度为100℃,反应时间为5 h,产率为65.1%。4-CDNP与硝酸银的反应很快,在40℃下反应1h产率就可达到35.6%。DNPN的爆速为8.78 km·s~(-1),爆压35.12 GPa,优于TNT。     

十硝基杯［4］芳烃（ZXC-51）及其含能离子盐的合成与性能

以间苯三酚和1,3-二氟苯为原料,经硝化、成环等三步反应得到化合物1²,1⁴,1⁶,3⁴,3⁶,5²,5⁴,5⁶,7⁴,7⁶-十硝基-2,4,6,8-四氧桥-1,3,5,7（1,3）-杯［4］芳烃-1⁵,5⁵-二醇（ZXC-51）。化合物ZXC-51与有机碱反应得到系列杯芳烃类含能盐。通过X射线单晶衍射分别获得化合物ZXC-51和4个盐的单晶结构;采用核磁以及元素分析对这些化合物的结构进行了表征;采用差示扫描量热仪（DSC）和热重分析仪（TG）研究了这些化合物的热稳定性;对ZXC-51的爆轰与安全性能进行了研究,结果表明,ZXC-51的爆速为8193 m·s^-1、爆压为31.18 GPa、撞击感度为36 J、摩擦感度大于360 N。     

高纯2，4，6-三硝基-5-乙氧基-1，3-苯二胺的合成及性能

高纯度2,4,6-三硝基-5-乙氧基-1,3-苯二胺（DATNEB）可作为内标物,通过高效液相色谱法对含氯法合成的1,3,5-三氨基-2,4,6-三硝基苯（TATB）的纯度进行精确分析。为研究DATNEB的合成及其含能特性,以苦味酸为原料,经4-氨基-1,2,4-三唑（ATA）氨化,原甲酸三乙酯乙基化两步制得高纯DATNEB,总收率为32.5%,纯度≥99.8%。产物经红外（IR）、核磁（¹H NMR、¹³C NMR）、质谱（MS）以及单晶X-射线衍射确证结构。对苦味酸双氨基化机理和中间体二氨基苦味酸羟基乙基化机理进行了探讨,且对DATNEB热性能和爆轰性能进行了研究。结果表明,DATNEB为单斜晶系,空间群为P2₁/c,晶体学参数为：a=1.21261（7） nm,b=0.89654（4） nm,c=1.12310（6） nm,V=1.17675（11） nm³,Z=4,D=1.62 g·cm^-3。吸热峰温为193.9 ℃,放热峰温为236.0 ℃,具有较好的热稳定性。理论爆速为7.05 km·s^-1,爆压为21.14 GPa,总体爆轰性能与三硝基甲苯（TNT）相当,但感度远低于TNT和环三亚甲基三硝胺（RDX）。因此合成的高纯DATNEB不仅可作为内标物,用于分析含氯法合成的TATB纯度,还有望作为熔铸炸药的辅助组分。