双环四唑类含能化合物的合成研究

发布时间：2017-04-28 12:10

  本文关键词：双环四唑类含能化合物的合成研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：四唑化合物特别是双环四唑类化合物,因其含有大量的N-N键、C-N键以及大的环张力,并且具有高密度、高生成焓、高气体生成量、低感度、热稳定性好以及爆轰产物多为洁净的N2等一系列优良性质,其中TKX-50(1,1'-二羟基-5,5'-联四唑二羟胺盐)成为理想的高能量密度材料(HEDMs)。本论文以5-氨基四唑为起始原料,_经重氮化-硝化、烷基化、肟化、重氮化-氯化、叠氮化和环合等单元反应以19%的总产率合成了一种新型含能化合物5-((5-硝基-2H-四唑-2-基)甲基)-1H-四唑-1-醇。利用NMR、IR、MS及元素分析等进行了结构表征；利用x射线单晶衍射法测试了该化合物的晶型结构；利用DSC和TG研究了该化合物的热性能；利用Kamlet-Jacobs公式估算了该化合物的爆轰性能,理论爆速和爆压分别为8500m·s-1和31.53 GPa。同时5-(、(5-硝基-2H-H-四唑-2-基)甲基)-1H-四唑-1-醇的含能离子盐如：铵盐、羟胺盐、胍盐、氨基胍盐、二氨基胍盐、氨基硝基胍盐也被通过布朗斯特酸碱反应或者置换反应合成出来。利用NMR、IR、DSC、TG及元素分析等进行了结构与热性能表征；利用Kamlet-Jacobs公式估算了这些含能离子盐的爆轰性能；利用X射线单晶衍射法测试了5-((5-硝基-2H-四唑-2-基)甲基)-1H-四唑-1-醇铵盐的晶型结构。以乙二醛为原料,经肟化、氯化、叠氮化-环合和中和反应等单元反应合成了TKX-50。其中以二氯乙二肟为原料直接合成了1,1'-二羟基-5,5'-联四唑二水合物,优化并确定了该反应最佳工艺条件：以丙酮-水作为混合溶剂,反应温度为0℃的条件下,先进行叠氮化反应,反应1.5 h后用乙醚萃取,萃取液不经过任何处理直接通入氯化氢气体进行环合反应得到1,1'-二羟基-5,5'-联四唑二水合物,总收率为88%。利用酸碱中和反应合成了TKX-50,优化并确定了该反应最佳工艺条件：以乙酸乙酯为溶剂,反应温度为50℃,反应2 h,反应后经处理得到TKX-50,收率为94%。本课题研究了双环四唑类化合物合成与性能,为火炸药行业提供了一系列具有应用前景的高能密度材料。
【关键词】：高密度能量含能材料 高氮含能化合物 四唑 合成 表征
【学位授予单位】：南京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TQ560.1
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 1 绪论11-22
• 1.1 高能量高密度化合物11-12
• 1.2 高氮含能化合物概述12
• 1.3 单环四唑类含能化合物12-14
• 1.4 双环四唑类含能化合物14-20
• 1.5 研究的目的和意义20-21
• 1.6 本文研究内容21-22
• 2 5-((5-硝基-2H-四唑-2-基)甲基)-1H-四唑-1-醇的合成与表征22-38
• 2.1 实验主要药品与试剂和仪器23-24
• 2.2 5-硝基四唑铵盐(2)的合成24-25
• 2.2.1 实验步骤24-25
• 2.2.2 结果与讨论25
• 2.3 2-(5-硝基-2H-四唑-2-基)乙腈(3)的合成25-26
• 2.3.1 实验步骤25-26
• 2.3.2 结果与讨论26
• 2.4 N'-羟基-2-(5-硝基-2H-四唑-2-基)乙脒(4)的合成26-28
• 2.4.1 实验步骤26
• 2.4.2 结果与讨论26-28
• 2.5 N'-羟基-2-(5-硝基-2H-四唑-2-基)亚氨代乙酰氯(5)的合成28-29
• 2.5.1 实验步骤28
• 2.5.2 结果与讨论28-29
• 2.6 5-((5-硝基-2H-四唑-2-基)甲基)-1H-四唑-1-醇(6)的合成29-30
• 2.6.1 实验步骤29-30
• 2.6.2 结果与讨论30
• 2.7 5-((5-硝基-2H-四唑-2-基)甲基)-1H-四唑-1-醇(6)的晶体结构分析30-33
• 2.7.1 晶体结构测定30-31
• 2.7.2 晶体结构分析31-33
• 2.8 5-((5-硝基-2H-四唑-2-基)甲基)-1H-四唑-1-醇(6)的热性能研究33
• 2.9 5-((5-硝基-2H-四唑-2-基)甲基)-1H-四唑-1-醇(6)的爆轰性能计算33-34
• 2.10 副产物2-(5-硝基-2H-四唑-2-基)乙酸半水合物(9)的合成以及晶型结构分析34-36
• 2.10.1 实验步骤34
• 2.10.2 晶体结构测定34-35
• 2.10.3 晶体结构分析35-36
• 2.11 本章小结36-38
• 3 5-((5-硝基-2H-四唑-2-基)甲基)-1H-四唑-1-醇含能离子盐合成与表征38-50
• 3.1 实验主要药品与试剂和仪器39-40
• 3.2 实验步骤40-44
• 3.2.1 5-((5-硝基-2H-四唑-2-基)甲基)-1H-四唑-1-醇铵盐(10)的合成40-41
• 3.2.2 5-((5-硝基-2H-四唑-2-基)甲基)-1H-四唑-1-醇氨基胍盐(11)的合成41
• 3.2.3 5-((5-硝基-2H-四唑-2-基)甲基)-1H-四唑-1-醇胍盐(12)的合成41-42
• 3.2.4 5-((5-硝基-2H-四唑-2-基)甲基)-1H-四唑-1-醇羟胺盐(13)的合成42
• 3.2.5 5-((5-硝基-2H-四唑-2-基)甲基)-1H-四唑-1-醇银盐(14)的合成42-43
• 3.2.6 5-((5-硝基-2H-四唑-2-基)甲基)-1H-四唑-1-醇二氨基胍盐(15)的合成43
• 3.2.7 5-((5-硝基-2H-四唑-2-基)甲基)-1H-四唑-1-醇氨基硝基胍盐(16)的合成43-44
• 3.3 5-((5-硝基-2H-四唑-2-基)甲基)-1H-四唑-1-醇铵盐(10)的晶体分析44-46
• 3.3.1 晶体结构测定44
• 3.3.2 晶体结构分析44-46
• 3.4 含能离子盐的爆轰性能计算46-47
• 3.5 含能离子盐的热性能研究47-48
• 3.6 本章小结48-50
• 4 TKX-50合成方法改进50-59
• 4.1 实验主要药品与试剂和仪器51-52
• 4.2 乙二肟(18)的合成52
• 4.2.1 实验步骤52
• 4.3 二氯乙二肟(19)的合成52-54
• 4.3.1 实验步骤52-53
• 4.3.2 结果与讨论53-54
• 4.4 1,1'-二羟基-5,5'-联四唑二水合物(20)合成54-56
• 4.4.1 实验步骤54
• 4.4.2 结果与讨论54-56
• 4.5 1,1'-二羟基-5,5'-联四唑二羟胺盐(21)的合成56-58
• 4.5.1 实验步骤56
• 4.5.2 结果与讨论56-58
• 4.6 本章小结58-59
• 5 结论59-62
• 5.1 研究结论59-60
• 5.2 本文创新点60
• 5.3 课题展望60-62
• 致谢62-63
• 参考文献63-70
• 附录170-94
• 附录294

【参考文献】

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1 孙成辉;李玉川;李亚裕;李冠琼;庞思平;;5-硝基-2H-四唑的合成、反应性及产物晶体结构的研究[J];有机化学;2010年03期

  本文关键词：双环四唑类含能化合物的合成研究，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：332795