构建1,2,3-联三唑类多氮化合物的成键反应研究

发布时间：2020-10-10 17:53

　　 多氮化合物是一类具有较长氮链结构的化合物,与传统的含能材料相比,这类化合物普遍具有高生成热和能够释放清洁的氮气等特点,因此是十分理想的高能量密度材料。但由于氮氮成键的反应类型较少,含有氮链结构的多氮化合物的合成研究受到了限制。同时,鉴于简单的1,2,3-三唑类化合物的合成已经取得一定的进展,其中以碳氨基(C-NH2)和磺酰腙为底物的缩合环化反应可进一步设想为氮氨基(N-NH2)与磺酰腙反应,从而构建多氮化合物。因此,本论文以二氯磺酰腙和N-氨基唑环的缩合关环反应为基础,研究了构建1,2,3-联三唑类多氮化合物的成键反应,主要包括以下三个部分:1.构建1,2,3-联三唑结构的N6化合物的反应条件优化以1,1'-二氯丙酮对甲苯磺酰腙和1-氨基-1,2,3-三唑的缩合关环反应为基础,分别利用一步法和两步法合成了含有1,2,3-联三唑结构的N6化合物。但由于前者的产率明显少于后者且分离更复杂,因此对于该反应而言,利用两步法构建多氮化合物是比较适宜的。此外,还对两步法中的第二步关环反应的条件进行了筛选,考察了碱性试剂及用量、反应温度和溶剂等因素对反应的影响,并获得了最佳的反应条件。2.基于三唑上的iN-氨基构建1,2,3-联三唑结构的多氮化合物利用上述两步法中的最优条件,进一步考察该反应条件对不同底物的适用性。通过不同取代基的二氯苯乙酮磺酰腙类和N-氨基三唑类反应,研究了电子效应对氮氮成键反应的影响。通过分离部分中间产物后得到的单晶数据,研究了该反应的缩合关环机理。分析多氮化合物的热稳定性性能,发现其在加热分解时会释放大量的能量,且N6化合物比N4化合物的稳定性差。3.基于四唑上的N-氨基构建1,2,3-三唑联四唑结构的N7含能化合物利用二氯磺酰腙和N氨基四唑反应合成了两个具有N7结构的多氮含能化合物。通过考察不同的N-氨基四唑与二氯磺酰腙的反应活性,研究了 N-氨基唑环上连接的取代基对氮氮成键关环反应的影响。此外,对这些含能化合物进行了理论计算,获得了其各项爆轰参数,为更长氮链化合物的合成提供了一种安全可行的办法。
【学位单位】：南京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2017
【中图分类】：TQ560.1
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1多氮含能化合物的合成与应用研究
        1.1.1 基于N-氨基的氧化偶联反应构建偶氮类多氮含能化合物
        1.1.2 基于N-氨基的重氮偶合反应构建三氮烯类多氮含能化合物
        1.1.3 基于N-硝化反应构建硝胺类多氮含能化合物
        1.1.4 基于N-胺化反应构建氨基类多氮含能化合物
    1.2 1,2,3-三唑化合物的合成与应用研究
        1.2.1 基于叠氮化物的加成反应构建1,2,3-三唑化合物
        1.2.2 基于重氮化物的加成反应构建1,2,3-三唑化合物
        1.2.3 基于氨基和磺酰腙反应构建1,2,3-三唑化合物
    1.3 本论文的选题思路和主要研究内容
        1.3.1 选题思路
        1.3.2 主要研究内容
2 构建1,2,3-联三唑结构的N6化合物的反应条件优化
    2.1 前言
    2.2 实验部分
        2.2.1 实验试剂及仪器
        2.2.2 合成路线
        2.2.3 实验步骤
    2.3 结果与讨论
        2.3.1 结构表征
        2.3.2 一步法中的反应条件优化
        2.3.3 两步法中第二步关环反应的条件优化
    2.4 本章小结
3 基于三唑上的N-氨基构建1,2,3-联三唑结构的多氮化合物
    3.1 前言
    3.2 实验部分
        3.2.1 实验试剂及仪器
        3.2.2 合成路线
        3.2.3 实验步骤
        3.2.4 晶体的培养与测试
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 结构分析与表征
        3.3.2 反应的机理研究
        3.3.3 化合物的热稳定性分析
        3.3.4 化合物的单晶结构分析和描述
    3.4 本章小结
4 基于四唑上的N-氨基构建1,2,3-三唑联四唑结构的N7含能化合物
    4.1 前言
    4.2 实验部分
        4.2.1 实验试剂及仪器
        4.2.2 合成路线
        4.2.3 实验步骤
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 结构分析与表征
7化合物的热稳定性分析'>        4.3.2 N₇化合物的热稳定性分析
        4.3.3 化合物4aa、4ac和4ae的生成热和爆轰性能的理论计算
    4.4 本章小结
5 结论与展望
    5.1 结论
    5.2 创新点
    5.3 展望
致谢
参考文献
附录A: 部分产物的核磁谱图
附录B: 攻读硕士期间发表的成果

【参考文献】

相关期刊论文 前4条

1 黄晓川;郭涛;刘敏;王子俊;邱少君;葛忠学;;联唑类含能化合物及其含能离子盐研究进展[J];含能材料;2015年03期

2 张辉;原静;张辰;;1,2,3-三唑类化合物的合成及其体外抗肿瘤活性[J];上海医药;2014年05期

3 李玉川;李生华;祁才;张慧娟;朱梦宇;庞思平;;新型多氮化合物1,1'-偶氮-1,2,3-三唑的合成与性能研究[J];化学学报;2011年18期

4 张叶高;王伯周;刘愆;周彦水;王锡杰;;5-[4-硝基呋咱基]-5H-[1,2,3]三唑并[4,5-c][1,2,5]呋咱内盐(NOTO)合成与表征[J];含能材料;2010年04期

本文编号：2835396