三唑酮类含能化合物的分子设计、合成及性质研究

发布时间：2021-09-23 11:33

　　由于三唑酮化合物中含有大量的N–N、C–N和N=N键,因而具有很高的正生成热、化学潜能。分子中的高氮、低碳氢含量,使其密度高且易达到氧平衡,因而在高能炸药、气体发生剂、信号推进剂和无烟烟火剂等领域广泛应用。设计与合成结构新颖、性能优越的多氮含能化合物成为新型材料领域热点。本文采用密度泛函理论DFT-B3LYP/6-311+G**对以4-氨基-1,2,4-三唑-5-酮（ATO）、3-硝基-1,2,4-三唑-5-酮（NTO）和4,4’-偶氮基-二（1,2,4-三唑-5-酮）（ZTO）为母体的三唑酮类硝基衍生物的几何构型进行全优化,并对其电子结构、标准气态生成热、密度以及爆速和爆压进行理论研究。采用不同的硝化剂对ATO、NTO以及ZTO进行硝化反应,通过红外、核磁、元素分析和x-射线单晶衍射技术对物质结构进行表征,并对目标化合物的热分解行为、热安全性进行分析和评价。ATO、NTO和ZTO硝基衍生物分子中三唑酮环具有一定的芳香性。化合物1,4-二硝基-1,2,4-三唑-5-酮（III）、3,4-二硝基-1,2,4-三唑-5-酮（VIII）、1,3,4-三硝基-1,2,4-三唑-5-酮（IX）和... 

【文章来源】：北京理工大学北京市 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：275 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
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第1章 绪论
    1.1 含能材料的研究背景
    1.2 三唑酮类衍生物的研究进展
        1.2.1 NTO及其衍生物的研究进展
        1.2.2 ATO及其衍生物的研究进展
        1.2.3 ZTO及其衍生物的研究进展
    1.3 本文的研究意义及内容
        1.3.1 本文的研究意义
        1.3.2 本文的研究内容
    参考文献
第2章 三唑酮硝基衍生物的结构与性能的理论研究
    2.1 引言
    2.2 理论计算在分子设计中的应用
    2.3 计算方法和原理
    2.4 结果与讨论
        2.4.1 分子几何构型
        2.4.2 键解离能
        2.4.3 自然键轨道分析
        2.4.4 爆轰性能
        2.4.5 感度
    2.5 本章小结
    参考文献
第3章 三唑酮类衍生物的反应研究
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 仪器和药品
        3.2.2 合成反应
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 DAcATO的晶体结构
        3.3.2 ATO的氧化反应研究
        3.3.3 TO的N-硝化反应
        3.3.4 ATO的硝化反应
        3.3.5 DAcATO的硝化反应
        3.3.6 NTO的硝化反应
        3.3.7 ZTO的硝化反应
    3.4 本章小结
    参考文献
第4章 ZTO及其盐的制备和表征
    4.1 引言
    4.2 实验部分
        4.2.1 ZTO的制备表征
        4.2.2 MZTO的制备表征
        4.2.3 ZTO及其MZTO的单晶培养
        4.2.4 X-ray单晶衍射
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 ZTO及其MZTO的的晶体结构
        4.3.2 MZTO的热分解
        4.3.3 MZTO的动力学参数
        4.3.4 MZTO的机械感度
    4.4 本章小结
    参考文献
第5章 N,N'-二硝基-4,4'-偶氮基-1,2,4-三唑5酮(DNZTO)的合成及表征
    5.1 引言
    5.2 合成实验
        5.2.1 DAcZTO合成及表征
        5.2.2 DNZTO合成及表征
        5.2.3 单晶培养
    5.3 结果与讨论
        5.3.1 DAcZTO和DNZTO的晶体结构
        5.3.2 DAcZTO和DNZTO的热分解行为
        5.3.3 DAcZTO和DNZTO的理论研究
    5.4 本章小结
    参考文献
第6章 三唑酮类衍生物的热动力学参数和热危险的评价
    6.1 引言
    6.2 实验
        6.2.1 DTA以及DSC热分析
        6.2.2 热重-傅立叶变换红外-质谱三联用分析
        6.2.3 绝热加速量热
        6.2.4 非等温热分解动力学
        6.2.5 绝热热分解动力学
    6.3 结果与讨论
        6.3.1 三唑酮类衍生物的热分解动力学参数
        6.3.2 三唑酮类衍生物的热分解产物分析
        6.3.3 三唑酮类衍生物的绝热热分解研究
        6.3.4 三唑酮类衍生物的绝热分解动力学参数
    6.4 本章小结
    参考文献
结论
附录A 三唑酮类硝基衍生物的几何构型
附录B 三唑酮衍生物的结构表征
附录C ZTO及其盐的结构表征及热分析数据
附录D DAcZTO和DNZTO的结构表征
致谢
攻读学位期间发表论文与研究成果清单
作者简介


【参考文献】：
期刊论文
[1]1,2,4-三唑类衍生物的研究进展[J]. 曹肖,陈卓,乐慧庆,张池,龚银香.  化学与生物工程. 2011(06)
[2]3,5-二硝基-1,2,4-三唑盐的制备[J]. 杨克明,曹端林,李永祥,王建龙,王鼎.  天津化工. 2011(01)
[3]硝基三唑类衍生物的结构和爆轰性能的理论研究[J]. 雷锋斌,朱佳平,曹端林.  兵工学报. 2011(01)
[4]不敏感炸药1-甲基-3,5-二硝基-1,2,4-三唑的研究进展[J]. 杨克明,曹端林,李永祥,王建龙,王鼎.  化工中间体. 2010(10)
[5]新型高能有机钾盐K（DNDZ）的晶体结构和热行为研究（英文）[J]. 张腊莹,徐抗震,宋纪蓉,赵凤起,衡淑云,王尧宇.  无机化学学报. 2010(05)
[6]3,3′-二硝基-5,5′-偶氮-1H-1,2,4-三唑的合成与晶体结构[J]. 贾思媛,王锡杰,王伯周,熊存良,刘愆.  火炸药学报. 2009(01)
[7]NTO基PBX热行为及其与金属的相容性[J]. 左玉芬,聂福德,郁卫飞,田新,周建华,刘世俊.  含能材料. 2009(01)
[8]5,5′-二硝基-3,3′-偶氮基-1-氢-1,2,4-三唑（DNAT）的合成和性能研究[J]. 朱朝阳,曹一林,孙忠祥,何金选.  固体火箭技术. 2008(05)
[9]吡唑类化合物结构与性能关系的理论研究[J]. 殷明,舒远杰,熊鹰,罗世凯,龙新平,朱祖良,杜军良.  含能材料. 2008(05)
[10]硝基咪唑化合物结构与性质的理论研究[J]. 殷明,舒远杰,熊鹰,罗世凯,王苹,龙新平,朱祖良.  化学学报. 2008(19)

博士论文
[1]三唑酮及其盐的合成、结构、热分解机理、非等温热分解反应动力学及理论研究[D]. 马海霞.西北大学 2004

硕士论文
[1]DNTF中间体的合成反应研究[D]. 贾青.北京理工大学 2015
[2]偶氮三唑酮（ZTO）及其配合物的合成、热力学分解机理和量子化学研究[D]. 马聪.西北大学 2014
[3]三唑酮类衍生物及其盐的合成、结构和性质研究[D]. 钟益堂.西北大学 2012
[4]氮杂环芳香类含能化合物结构和性能的量子化学研究[D]. 朱佳平.中北大学 2012



本文编号：3405629