高能低感氮杂双环含能化合物的合成与性能研究

发布时间：2020-12-26 09:15

　　氮杂环是设计合成新型高能量密度材料（HEDMs）中的最主要结构单元,因其有别于传统的含能物质,氮杂环分子结构中含有大量C-N、C=N、N-O和N=N键,因而具有很高的生成焓,这是其化学潜能的主要来源。然而,炸药的能量与安全性存在本质的矛盾,能量越高、安全性越差。本论文通过优化分子结构,设计新型氮杂双环骨架与酯基骨架,合成出多个系列的高能低感含能化合物,并研究了其性能,主要分别以下四个部分:1.多硝基酯类含能化合物的合成与性能研究以2,2,2-三硝基乙醇、氯磺酸为原料合成氯磺酸酯,通过分别与乙二酸,多硝基苯甲酸经酯交换反应得到相应酯基含能衍生物。其中,乙二酸二（2,2,2-三硝基）乙酯（138）的爆速为8718 m·s-1 爆压为34.7GPa,与高能化合物RDX（D=8795m·s-1,P=34.9GPa）相当。此外,化合物138的氧平衡为7.69%,含氧量达61.52%,感度适中,具备成为高能氧化剂的潜质。2.基于4-（1,2,4-三唑-3-基）呋咱含能化合物的合成与性能研究利用酰肼底物与N-甲基-N-亚硝基-N’-硝基胍（MNNG）发生偶联合环反应引入5-硝胺基-1,2,4-三唑含... 

【文章来源】：南京理工大学江苏省 211工程院校

【文章页数】：264 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

化合物139的?

＾０５??爆．??图２．５化合物１３９的分子结构图（热振动参数为５０％）??ｇ??图２．６化合物１３９单晶沿ａ轴方向的堆积图??表２．６化合物１３９的部分键长数据??Ｐａｒａｍｅｔｅｒ?Ｂｏｎｄ?ｌｅｎｇｔｈ?（Ａ）?Ｐａｒａｍｅｔｅｒ?Ｂｏ

图２．８化合物１４０沿６轴方向的堆积图??通过晶体结构解析结果表明，化合物１４０的分子式为Ｃ１２Ｈ６Ｎ８〇２〇，晶体属ｍｏｎｏ系，空间群为／＾／ｃ，晶胞系数?ａ＝?１４．３７４４（１６）?Ａ，?６＝?８．２６５１（１０）?Ａ，?ｃ＝?１９．３０５（２）?Ａ１１１．６９２（３）°，严９０°，晶胞体积为２１３１．２⑷Ａ３。该化合物的晶体密度为１．８１５?ｇ‘ｃｎＴ子的独立单元结构见图２．７，晶体堆积图见图２．８，键长和键角数据见表２．１０和部分扭转角数据见表２．１２，主要氢键数据见表２．１３。如图２．７所示，该化合物反式结构，相比于顺式结构来说具有更低的活化能，因而也更稳定。此外，Ｃ３－Ｎ０振结构，使得Ｃ３－Ｎ０２片段中的Ｃ－Ｏ键长（１．１７９（１１）？１．１９７（１１）?Ａ）短于Ｃ１－Ｎ０２?Ｎ－０?键键长（１．２１８（２）￣１．２２２（２）?Ａ）。由表?２．１２?知，Ｃ５－Ｃ４－Ｃ７－０５?与?Ｃ１－Ｃ６－Ｃ１０－Ｏ１角分别为７１．１（２）°、－３８．７?（３）°，表明在化合物１４０分子中，两部分的酯基侧链构存在不同角度的扭曲，主要是因为氢键作用以及Ｃ１－Ｎ０２和Ｃ３－Ｎ０２的差异如图２．８所示，由分子构成的晶胞堆积图交叉形成“网状”结构。整个晶胞堆子内氢键（Ｃ８－Ｈ８Ｂ…０６?２．３０?Ａ）和分子间氢键（Ｃ２－Ｈ２…０７?２．５３?Ａ，?Ｃ５－Ｈ５．．．０１Ａ，?Ｃ８－Ｈ８Ａ－?０２?２．４１?Ａ，?Ｃ８－Ｈ８Ｂ－?０６?２．３９?Ａ，?Ｃ１１－Ｈ１１Ａ?－０１４?２．２７?Ａ，??１１Ａ…０１４?２．５２?Ａ）连接。??

【参考文献】：
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本文编号：2939427