2-氨基-3,5-二硝基吡啶-1-氧化物的氧化胺化反应

用氨水作胺化剂、KMnO4作氧化剂,研究了不同反应条件下2-氨基-3,5-二硝基吡啶-1-氧化物的氧化胺化反应,讨论了氧化胺化反应机理以及溶剂、氨水浓度等对胺化产物收率和组成的影响。结果表明,以DMSO为溶剂、反应过程中不断通入氨气,胺化反应的收率和选择性最佳,2,4,6-三氨基-3,5-二硝基吡啶-1-氧化物的收率可达到80%,副产物2,6-二氨基-3,5-二硝基吡啶-1-氧化物的收率降低至0.4%。采用1HNMR、IR和MS对目标化合物的结构进行了表征。

2-羟基和4-羟基-3,5-二硝基吡啶铅盐的热行为、分解机理、非等温分解反应动力学及其在推进剂中的应用

在程序升温条件下 ,用DSC ,TG ,慢速裂解 /傅里叶红外 ,研究了 2 羟基 3 ,5 二硝基吡啶铅盐 ( 2HDNPPb)和 4 羟基 3 ,5 二硝基吡啶铅盐 ( 4HDNPPb)的热行为、机理和动力学参数 ,提出了它们的热分解机理 ,计算了热爆炸临界温度 ,考察了它们对RDX改性双基推进剂的催化效果 .结果表明 :2HDNPPb和 4HDNPPb主放热分解反应的表观活化能和指前因子值分别为 2 5 2 .3 4kJ·mol-1,10 19.3 0 s-1和 187.3 9kJ·mol-1,10 13 .74s-1.由加热速率 β→ 0的DSC曲线的初始温度 (Te)和峰温 (Tp)算得 2HDNPPb和 4HDNPPb的热爆炸临界温度值分别为 3 2 7.64 ,3 3 6.5 7和 3 2 3 .90 ,3 3 3 .96℃ .2HDNPPb的热稳定性优于4HDNPPb .0 .1MPa时 ,它们的放热分解过程动力学方程可表示为 : 对 2HDNPPb dα/dT =10 2 0 .48( 1-α) [-ln( 1-α) ] 3 /5e-3 .0 3 51× 10 4 /T 对 4HDNPPb dα/dT =10 15.0 0 ( 1-α) [-ln( 1-α) ] 2 /3 e-2 .2 53 9× 10 4 /T对含RDX改性双基推进剂 ,它们都具有催化燃烧和降低压力指数的作用 .2HDNPPb的催化效果明显优于 4HDNPPb .

2,6-二氨基-3,5-二硝基吡啶及其氮氧化物的氧化胺化反应

以氨水为胺化剂,KMnO4为氧化剂,在不同反应条件下实现2,6-二氨基-3,5-二硝基吡啶(ANPy)和2,6-二氨基-3,5-二硝基吡啶-1-氧化物(ANPyO)4位的氧化胺化反应,目标化合物2,4,6-三氨基-3,5-二硝基吡啶(TANPy)和2,4,6-三氨基-3,5-二硝基吡啶-1-氧化物(TANPyO)的收率分别达到81.5%和85.4%。探讨了溶剂类型、氨水浓度等反应条件对目标化合物产率影响,并讨论了2,6-二氨基-3,5-二硝基吡啶(2,6-二氨基-3,5-二硝基吡啶-1-氧化物)氧化胺化反应结果与3-硝基吡啶不同的原因。采用1HNMR,IR和MS对目标化合物的结构进行了表征。

高效液相色谱法分析2,6-二氨基-3,5-二硝基吡啶-1-氧化物的纯度

为了分析炸药中主成分2,6-二氨基-3,5-二硝基吡啶-1氧化物(ANPyO)和主要杂质2,6-二氨基-3,5-二硝基吡啶(ANPy)的纯度,建立了高效液相色谱分析方法,该法在岛津InertSustain C18色谱柱(5μm,4.6mm×250mm)进行,以甲醇和水(体积比为40∶60)为流动,相流速为1mL/min,紫外-可见检测器检测波长315nm,柱温30℃,ANPyO用二甲基亚砜溶解,进样量10μL。结果表明,在优化的色谱条件下,ANPyO在质量浓度20～500mg/L范围内线性关系良好,线性相关系数R2为0.997,相对标准偏差RSD≤0.24%。该方法线性范围广,灵敏度高,重现性好,结果准确可靠,可用于ANPyO检测分析,满足实际样品分析的需求。

2-氨基-3-硝基吡啶和2-氨基-5-硝基吡啶的EI/MS/MS分析

2 氨基 3 硝基吡啶和2 氨基 5 硝基吡啶的一级质谱图接近,单纯通过一级质谱图较难区分这两种异构体,利用离子阱质谱的串联质谱技术对2 氨基 3 硝基吡啶和2 氨基 5 硝基吡啶在离子阱内以He作碰撞气进行碰撞诱导裂解,所得的二级质谱图表明,两者之间存在明显的差别,可用于2 氨基 3 硝基吡啶和2 氨基 5 硝基吡啶的鉴别。

3,5-二甲氧基-2,6-二硝基吡啶的合成

以3,5-二氯吡啶为原料,通过甲氧化、硝化、甲氧化合成了3,5-二甲氧基-2,6-二硝基吡啶。并对产物进行了元素分析、IR、1HNMR表征等。

2-氨基-3-硝基吡啶和2-氨基-5-硝基吡啶的CI-MS-MS分析

2-氨基-3-硝基吡啶和2-氨基-5-硝基吡啶的EI-MS质谱图接近,单纯通过EI-MS质谱图较难区分这两种异构体,作者以甲烷为反应气对2-氨基-3-硝基吡啶和2-氨基-5-硝基吡啶进行化学电离,并利用离子阱质谱的串联质谱技术在离子阱内以He作碰撞气进行碰撞诱导裂解,所得的CI-MS-MS质谱图表明,两者之间存在明显的差别,可用于2-氨基-3-硝基吡啶和2-氨基-5-硝基吡啶的鉴别。

2-氨基-6-羟基-3,5-二硝基吡啶的合成探索

2-氨基-6-羟基-3,5-二硝基吡啶(AHDNP)是合成聚对苯亚乙基吡啶并咪二唑(PPIO)重要前体。本文以2,6-二氯吡啶为原料经单硝化、单氨解、再硝化先合成中间体2-氨基-6-氯-3,5-二硝基吡啶(ACDNP),纯度为95.60%,总收率41.00%以上;最后在K2CO3的碱性水溶液中70℃条件下单水解,成功合成出AHDNP,提纯后总收率为82.07%,纯度为98.13%。AHDNP的结构经过FT-IR、MS、13C NMR准确定性和表征。合成过程操作方便、产品质量优异、经济性良好及易于产业化,为进一步研发合成新型高性能材料PPIO及其新单体提供技术基础及中间体来源。

氧化胺化反应合成2-氨基-6-甲氧基-3-硝基吡啶

以氨水为胺化剂,KMnO4为氧化剂,在不同反应条件下实现2-甲氧基-5-硝基吡啶6位的氧化胺化反应,探讨了溶剂类型、氨水浓度等反应条件对目标化合物产率影响。结果表明,以KMnO4,NH3/DMSO,H2O为氧化胺化体系,在30℃条件下持续通入氨气,反应时间4h,2-氨基-6-甲氧基-3-硝基吡啶收率最高达到92.5%。

N-氧化4-硝基吡啶2-甲酰肼的合成与表征

为了寻找新型非线性光学材料,采用筛分法,从2-甲基吡啶出发,经过5个中间体,合成N-氧化4-硝基吡啶2-甲酰肼,获得了较好的产率,并对产物进行了表征.同时发现N-氧化2-甲酸4-硝基吡啶及产物都是新型非线性光学材料[1].

氨基硝基吡啶及其氮氧化物的亲核取代胺化反应

以盐酸羟胺、1,1,1-三甲基肼碘化物(TMHI)和4-氨基-1,2,4-三唑(ATA)为胺化剂,研究了2-氨基-3,5-二硝基吡啶(1)和2-氨基-3,5-二硝基吡啶-1-氧化物(3)的亲核取代(VNS)胺化反应。结合VNS胺化反应机理讨论了胺化剂活性、胺化剂和胺化底物的立体、电子效应对产物的组成和收率的影响。以羟胺为胺化剂时,氨基可被引入到底物的6-位和4-位,胺化产物的收率在64%～89%之间;以TMHI和ATA为胺化剂时,氨基只能被引入到底物的6-位,胺化产物的收率在90%以上;在相同条件下,胺化产物的收率随胺化剂活性的提高而提高;受N+→O-的影响,化合物3的胺化产物收率稍高于化合物1的胺化产物收率。

2，6-二氨基-3，5-二硝基吡啶-1-氧化物的合成新方法

研究了2,6-二氨基-3,5-二硝基吡啶-1-氧化物(ANPyO)的合成新方法.以2,6-二氨基吡啶为起始原料,经酰基化、N-氧化、硝化三步反应得到ANPyO,总收率为75%.测试了ANPyO的爆速、爆压、DSC,以及电火花感度和落锤感度,同1,3,5-三氨基-2,4,6-三硝基苯(TATB)的性能进行了对比,结果表明ANPyO综合性能和TATB基本相当.用1HNMR,MS和红外光谱对ANPyO及其中间体结构进行了表征.

多硝基吡啶的密度泛函理论研究

在B3LYP/6 31++G 理论水平上优化了一系列多硝基吡啶的几何构型,计算了它们的电子结构、分子摩尔体积和标准摩尔热力学性质。结果表明,在吡啶的2、6位引入硝基,环上C—N键变短,而在吡啶的3、4位引入硝基和2、6位引入氨基都对环上C—N键影响很小。氨基的引入可使与C—NH2相邻的C—NO2键级增大。在B3LYP/6 31++G 水平上,Mulliken集居数分析方法不适合于吡啶类化合物原子净电荷的计算,而自然集居数分析方法是比较适用的。3,5 二氨基 2,4,6 三硝基吡啶的理论计算密度达到了2.2g·cm-3,并且它的C—NO2键级略小于DATB,预示着其为高密度低感高能炸药。

N-氧化4-硝基吡啶2-甲酰羟肟酸的合成与表征

为了寻找新型非线性光学材料,采用筛分法,从2-甲基吡啶出发,经过五个中间体,合成N-氧化4-硝基吡啶2-甲酰羟肟酸,获得了较好的产率,并对产物进行了表征.同时发现N-氧化4-硝基吡啶2-甲酰羟肟酸及系列产物都是新型非线性光学材料.

一个简易的2,6-二氨基-3,5-二硝基吡啶-1-氧化物的合成方法

研究了2,6-二氨基-3,5-二硝基吡啶-1-氧化物(DADNP-1-O)的一个简易合成方法.该方法是以2,6-二氨基吡啶(DAP)为原料,利用两步法得到高纯度高产率的2,6-二氨基-3,5-二硝基吡啶,再在三氟乙酸和双氧水作用下进行N-氧化反应得到DADNP-1-O,总收率在90%以上,并对主要反应影响因素进行了讨论,经傅立叶变换红外光谱(FT2IR),氢核磁(1HNMR),碳核磁(13CNMR),高效液相色谱(HPLC),元素分析,DSC等方法对中间体和DADNP-1-O结构进行了表征.

2，6-二氨基-3，5-二硝基吡啶-1-氧化物的合成与性能

以2,6-二氨基吡啶为起始原料,经硝化、氮氧化两步反应得到2,6-二氨基-3,5-二硝基吡啶-1-氧化物(ANPyO)。硝化反应和氮氧化反应收率分别为90%、84%,ANPyO总收率为75%,高于Ritter-Licht公开的方法(45%)。测试了ANPyO的爆速(7000m.s-1,1.50g.cm-3)、DSC放热峰(365℃),以及5s延滞期爆发点(400℃)、摩擦感度(360N)和落锤感度(250cm)。结果表明:ANPyO爆轰性能和安全性能与1,3,5-三氨基-2,4,6-三硝基苯(TATB)接近,是一种在含能材料领域有应用前景的新型高能钝感炸药。

4-羟基-3,5-二硝基吡啶铅盐在固体推进剂燃烧中的催化作用

在298．15K下用精密转动弹热量计测得4-羟基-3，5-二硝基吡啶铅盐（4HDNPPb）的燃烧能△cU为（-7385．82±3．14）J·g^-1；据此计算的标准摩尔燃烧焓△cHm^θ破为（-4499．63±1．92）kJ·mol^-1，标准摩尔生成焓△fHm^θ为（-796．65±2．32）kJ·mol^-1。研究了4HDNPPb和含能铜盐（或惰性铜盐）的混合物在RDX，CMDB推进剂燃烧中的催化作用，结果表明，复合催化剂体系：2．5％4-羟基-3，5-二硝基吡啶铅盐（4HDNPPb）与0．5％2-羟基-3，5-二硝基吡啶铜盐（2HDNPCu）的混合物，或2．5％4HDNPPb与0．5％邻苯二甲酸铜（Ф-Cu）的混合物，使RDX—CMDB推进剂的燃烧在所测压力范围内（2～20MPa）有较高的催化效率，压力指数小于0．3。

新型炸药2,6-二氨基-3,5-二硝基吡啶-1-氧化物的射流冲击感度实验研究

为分析新型高能钝感炸药2,6-二氨基-3,5-二硝基吡啶-1-氧化物(ANPyO)的射流冲击感度,在口径为56 mm的聚能装药和炸高为80 mm条件下,进行了45#钢隔板覆盖下无围压炸药冲击起爆感度实验。用"Langlie法"获得了ANPyO临界起爆隔板厚度,用AUTODYN计算了临界头部速度和射流直径,标定了ANPyO的临界起爆阈值,并与8701炸药的试验结果作了比较。结果表明:临界爆轰时,8701炸药覆盖的45#钢隔板临界厚度约160 mm,ANPyO炸药的临界隔板厚度约为68 mm,比8701降低了约57.5%。ANPyO炸药的临界速度为3.7 mm·μs-1,射流头部直径为4.8 mm,临界冲击起爆阈值约为32.3 mm3·μs-2,8701为7.16mm3·μs-2,ANPyO为8701炸药的4.5倍,可见ANPyO钝感于8701,是一种低射流起爆感度炸药。

包覆对新型炸药2,6-二氨基-3,5-二硝基吡啶-1-氧化物某些性能的影响

采用溶液-水悬浮-蒸馏法,以氟橡胶F2311和丁腈橡胶(NBR)包覆2,6-二氨基-3,5-二硝基吡啶-1-氧化物(ANPyO),利用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、扫描电子显微镜(SEM)、差示扫描量热法(DSC)、热重分析法(TG)和感度试验表征包覆前后ANPyO的结构和性能。试验结果表明,用F2311和NBR包覆后的ANPyO热分解峰值温度分别下降了8.3℃和7.8℃,分解热分别提高了282.4J.g-1和41.5J.g-1。包覆后颗粒变大。红外光谱中N—H特征峰分别红移了2cm-1和3.9cm-1至3280.6cm-1和3367.4cm-1,氮杂原子的特征峰红移了5.8cm-1至1232.4cm-1。撞击感度由16%分别下降为14%和10%,摩擦感度由30%分别下降为26%和28%。通过对F2311和NBR包覆后ANPyO结构和性质的分析,包覆对ANPyO有一定的降感作用。

2,6-二氨基-3,5-二硝基吡啶-1-氧化物的精制及其性能研究

为了研究不同溶剂精制的2，6-二氨基-3，5-二硝基吡啶-1-氧化物（ANPyO）的性能，分别以三氟乙酸（CF3COOH）、二甲基亚砜（DMSO）和N，N-二甲基甲酰胺（DMF）为溶剂，采用重结晶法精制ANPyO，对精制后样品性能进行比较研究。结果表明：用CF3COOH重结晶精制的ANPyO，粒度主要分布在2—70μm，比表面积为0．454m^2·g^-1；在升温速率为10K·min^-1的条件下，分解热焓为1021．46J·g^-1，最高峰值温度为370．69℃，表观活化能为279．63kJ·mol^-1；撞击和摩擦感度，分别为20％和18％。