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三硝基乙基四嗪类含能化合物的合成与研究

作　者: 管鸣宇
导　师: 杨红伟
学　校: 南京理工大学
专　业: 物理化学
关键词: 高氮含能化合物 四嗪 2,2,2-三硝基乙醇
分类号: TQ560.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2014年
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内容摘要


四嗪类含能化合物具有高密度、高生成焓、钝感、热稳定等特性,且燃烧产物大多为N2,对环境友好,是近几年研究较多的高氮杂环含能材料。(1)四嗪含能化合物的合成以硝酸胍、水合肼和乙酰丙酮为起始原料合成BT,然后以BT为前驱体,经亲核取代反应,合成多种四嗪含能化合物：3,6-二氨基-1,2,4,5-四嗪(DAT)、3-肼基-6-(3,5-二甲基吡唑)-1,2,4,5-四嗪(HDMPT)、3,6-二肼基-1,2,4,5-四嗪(DHT)、3,3’-偶氮双(6-氨基-1,2,4,5-四嗪)(DAAT)、3,6-二氯-1,2,4,5-四嗪(BCT)、3-(3,5-二甲基吡唑)-6-(3-氨基-1,2,5-噁唑-4-氨基)-1,2,4,5-四嗪(MPAOT)、3,4-双[6-(3,5-二甲基吡唑)-1,2,4,5-四嗪-3-氨基]呋咱(BTF)以及3,6-双(3-氨基-1,2,5-噁唑-4-氨基)-1,2,4,5-四嗪(BOAT)等。对其结构进行了相关表征和确认,同时对合成BDT、 BCT以及BOAT等反应的机理进行了研究。(2)三硝基乙基四嗪类含能化合物的合成探索以2,2,2-三硝基乙基为取代基单元的新型1,2,4,5-四嗪类高氮含能化合物的合成方法,研究了其反应发生的机理,考察了DAT、 DAAT、 BOAT、 DHT以及BCT与2,2,2-三硝基乙醇的取代反应。DAT、 DAAT和BOAT与2,2,2-三硝基乙醇反应分别得到了N3,N6-双(2,2,2-三硝基乙基)-3,6-二氨基-1,2,4,5-四嗪(BTAT)、3,3’-偶氮双[N-(2,2,2-三硝基乙基)-6-氨基-1,2,4,5-四嗪](BATAT)、3,6-双[N3-(2,2,2-三硝基乙基)3-氨基-1,2,5-呋咱-4-氨基]-1,2,4,5-四嗪(BTOAT)。DHT与2,2,2-三硝基乙醇发未生成目标化合物N3,N6-双(2,2,2-三硝基乙基)-3,6-二肼基-1,2,4,5-四嗪(BTHT)。 BCT与2,2,2-三硝基乙醇反应得到一取代化合物3-氯-6-(2,2,2-三硝基乙氧基)-1,2,4,5-四嗪。通过MS、1HNMR,13CNMR及IR等结构分析手段对合成的新化合物进行了表征。并对N3,N6-双(2,2,2-三硝基乙基)-3,6-二氨基-1,2,4,5-四嗪(BTAT)、3,3’-偶氮双[N-(2,2,2-三硝基乙基)-6-氨基-1,2,4,5-四嗪](BATAT)、3,6-双[N3-(2,2,2-三硝基乙基)3-氨基-1,2,5-噁唑-4-氨基]-1,2,4,5-四嗪(BTOAT)、 N3,N6-双(2,2,2-三硝基乙基)-3,6-二肼基-1,2,4,5-四嗪(BTHT)以及3,6-二(2,2,2-三硝基乙氧基)-1,2,4,5-四嗪(BTOT)的性能参数进行了理论计算。计算结果显示,引入三硝基乙基后,四嗪类含能化合物的爆炸性能都有了很大的提高。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-10
1 绪论  10-23
  1.1 含能材料的研究进展  10-12
  1.2 四嗪类含能化合物  12-17
    1.2.1 四嗪类含能化合物的结构和性质  12-14
    1.2.2 1 ,2,4,5-四嗪含能化合物的合成研究  14-17
  1.3 三硝基乙基类含能化合物的研究发展  17-20
  1.4 课题的主要内容及意义  20-23
    1.4.1 存在问题及解决方法  20
    1.4.2 设计思路  20-21
    1.4.3 课题主要内容  21-23
2 3,6-对(3,5-二甲基吡唑)-1,2,4,5-四嗪(BT)及几种1,2,4,5-四嗪含能化合物的合成  23-34
  2.1 实验试剂及仪器  24-25
    2.1.1 实验试剂  24-25
    2.1.2 实验仪器  25
  2.2 合成方法  25-28
    2.2.1 三氨基胍硝酸盐(TAGN)的合成  25
    2.2.2 3,6-对(3,5-二甲基吡唑)-1,2-二氢-1,2,4,5-四嗪(BDT)的合成  25-26
    2.2.3 3,6-对(3,5-二甲基吡唑)-1,2,4.5-四嗪(BT)的合成  26
    2.2.4 3,6-二氨基-1,2,4,5-四嗪(DAT)的合成  26
    2.2.5 3-肼基-6-(3,5-二甲基吡唑)-1,2,4,5-四嗪(HDMPT)的合成  26
    2.2.6 3,6-二肼基-1,2,4,5-四嗪(DHT)的合成  26
    2.2.7 3,3'-偶氮双(6-氨基-1,2,4,5-四嗪)(DAAT)的合成  26-27
    2.2.8 3,6-二氯-1,2,4,5-四嗪(BCT)的合成  27
    2.2.9 3-(3,5-二甲基吡唑)-6-(3-氨基-1,2,5-噁唑-4-氨基)-1,2,4,5-四嗪(MPAOT)的合成  27
    2.2.10 3,4-双[6-(3,5-二甲基吡唑)-1,2,4,5-四嗪-3-氨基]呋咱(BTF)的合成  27
    2.2.11 3,6-双(3-氨基-1,2,5-噁唑-4-氨基)-1,2,4,5-四嗪(BOAT)的合成  27-28
  2.3 结果与讨论  28-33
    2.3.1 分析与表征  28-29
    2.3.2 反应机理  29-31
    2.3.3 实验讨论  31-33
  2.4 本章小结  33-34
3 三硝基乙基类1,2,4,5-四嗪化合物的合成  34-51
  3.1 实验试剂及仪器  34-35
    3.1.1 实验试剂  34-35
    3.1.2 实验仪器  35
  3.2 2,2,2-三硝基乙醇(TNE)的合成  35-36
    3.2.1 实验路线  35
    3.2.2 实验方法  35-36
    3.2.3 实验结果和讨论  36
  3.3 DAT与2,2,2-三硝基乙醇的亲核取代反应  36-39
    3.3.1 实验路线  36
    3.3.2 实验方法  36
    3.3.3 实验结果和讨论  36-39
  3.4 DAAT与2,2,2-三硝基乙醇的亲核取代反应  39-41
    3.4.1 实验路线  39
    3.4.2 实验方法  39-40
    3.4.3 实验结果和讨论  40-41
  3.5 BOAT与2,2,2-三硝基乙醇的亲核取代反应  41-44
    3.5.1 实验路线  41
    3.5.2 实验方法  41-42
    3.5.3 实验结果和讨论  42-44
  3.6 DHT与2,2,2-三硝基乙醇的亲核取代反应  44-45
    3.6.1 实验路线  44
    3.6.2 实验方法  44
    3.6.3 实验结果和讨论  44-45
  3.7 DHT与甲醛、硝仿的Mannich反应  45-46
    3.7.1 实验路线  45
    3.7.2 实验方法  45
    3.7.3 实验结果和讨论  45-46
  3.8 BCT与2,2,2-三硝基乙醇的取代反应  46-48
    3.8.1 实验路线  46
    3.8.2 实验方法  46
    3.8.3 实验结果和讨论  46-48
  3.9 BCT与硝仿银的取代反应  48
    3.9.1 实验路线  48
    3.9.2 实验方法  48
    3.9.3 实验结果与讨论  48
  3.10 爆炸性能计算  48-50
  3.11 本章小结  50-51
4 结论与展望  51-53
  4.1 结论  51-52
  4.2 创新点  52
  4.3 展望  52-53
致谢  53-54
参考文献  54-59
附录 产物核磁图  59-67

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中图分类: > 工业技术 > 化学工业 > 爆炸物工业、火柴工业 > 一般性的问题。 > 基础理论
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