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、易于實現(xiàn)氧平衡、且其分解產(chǎn)物為清潔的氮氣等特性，因此是理想的高能量密度材料。但是因為高張力對高氮化合物造成了不穩(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域的熱點。本論文設計并合成了一些具有新穎結構的高氮含能化合物，主要分為以下五個部分:

2、>　　1.基于唑環(huán)上N-NH2構建氮氮鍵合成多氮含能化合物的反應研究
　　以1，5-二氨基四唑為原料，經(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-氨基進行重氮化和胺類進行偶聯(lián)的反應，為新型多氮含能化合物的設計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-結構氧化劑的種類，特別是三氯異氰尿酸首次應用在N-NH2的氧化上。目標化合物經(jīng)過光譜和X-射線單晶衍射確定了其結構，這個具有N10結構的化合物展現(xiàn)了良好的熱穩(wěn)定性和化學穩(wěn)定性。
　　以α，α-二氯乙醛對甲苯磺酰腙和1-氨基-1，2，3-三唑為原料，經(jīng)過縮合關環(huán)反應合成了具有6個氮原子直接相連的多氮化合物，并對這個反應機理進行了深入研究。
　　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-氧化呋咱進行縮合反應以高產(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)，并進一步分別通過硝化反應和氧化反應合成了硝化產(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的鹽。利用X-射線單晶衍射測定了幾種化合物的結構，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行了表征。此外，通過熱分析和感度測試對這些化合物進行了研究。
　　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，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。進一步通過氧化2-氨基-4-甲基-5-硝基-1，2，3-三唑反應合成了具有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，成功獲得了相應的產(chǎn)物，并用X-射線單晶衍射法確定了結構。
　　4.1，5-二氨基四唑與多硝基氯苯的親核取代反應研究
　　1，5-二氨基

7、四唑和苦基氯的親核取代反應得到了5-苦氨基四唑(PAT)，而不是預期的1-苦氨基-5-氨基四唑或者5-苦氨基-1-氨基四唑，同時PAT的結構經(jīng)過X-射線單晶衍射儀確認，同時提出了該反應可能的反應機理。
　　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-氨基四唑為底物合成了兩個含能化合物，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