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.

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。

2,6-二氨基-3,5-二硝基吡嗪-1-氧化物合成及爆炸性质研究

研究了三种合成2,6-二氨基-3,5-二硝基吡嗪-1-氧化物(LLM-105)的新方法。此三种方法均以N-亚硝基二(氰甲基)胺为起始原料,经过环合制备2,6-二氨基吡嗪,再分别经硝化、氮氧化;氮氧化、硝化;乙酰化、氮氧化、硝化三种方法得到LLM-105,通过对硝化反应、氮氧化反应条件以及目标产物总收率和纯度分析,发现2,6-二氨基吡嗪经乙酰化、氮氧化、硝化反应合成路线最佳,LLM-105的收率可达45.8%,纯度大于99%。测试了LLM-105的爆速、爆压、DSC及落锤感度,同1,3,5-三氨基-2,4,6-三硝基苯(TATB)进行了对比,发现其性能优于TATB。用1H-NMR、IR、MS对LLM-105及其中间体结构进行了表征。

TMPSHSO_4催化N_2O_5/有机溶剂硝化2,6-二乙酰氨基吡啶-1-氧化物

以2,6-二乙酰氨基吡啶-1-氧化物(DAPO)为原料,在N,N,N-三甲基-N-丙磺酸基-硫酸氢铵(TMPSHSO4)催化条件下,采用N2O5/有机溶剂硝化2,6-二乙酰氨基吡啶制得2,6-二氨基-3,5-二硝基吡啶-1-氧化物(ANPyO)。考察了在TMPSHSO4催化条件下反应溶剂、温度和时间对ANPyO产率的影响,结果表明最佳反应条件为:反应溶剂为CH3NO2,反应温度为60℃,反应时间为5h,ANPyO产率为92.5%。用1H NMR,IR和MS对ANPyO的结构进行了表征。

少量甲苯存在下2,6-二甲基苯酚在水介质中的氧化聚合

研究了甲苯对水介质中合成的聚2,6-二甲基-1,4-苯醚(PPO)分子量及聚合物粒子形态的影响。研究发现,2,6-二甲基苯酚(DMP)氧化聚合过程中引入一定量甲苯后,可显著提高PPO的分子量。采用差示扫描量热仪测定了PPO/甲苯混合物的玻璃化温度,发现PPO/甲苯混合物的玻璃化温度随甲苯用量的增加而降低,其与甲苯用量的关系符合Fox方程。关联了PPO分子量与PPO/甲苯混合物的玻璃化温度的关系,结果显示玻璃化温度对PPO分子量起重要作用,这可能是由于在搅拌作用下甲苯能够溶胀聚合物粒子,降低其玻璃化温度,导致预聚物分子链的活动性增加,促进预聚物的后氧化聚合。采用透射电镜研究了水介质中合成的聚合物粒子形态,发现加入甲苯后聚合物最终粒子呈紧密的鹅卵石形,甲苯使初级粒子融合在一起,初级粒子的轮廓模糊甚至消失。

[MIMPS][HSO_4]催化N_2O_5硝化2,6-二乙酰氨基吡嗪-1-氧化物

制备了1-磺酸丙基-3-甲基咪唑硫酸氢盐[MIMPS][HSO4]离子液体,以[MIMPS][HSO4]作为催化剂,应用于N2O5/有机溶剂硝化2,6-二乙酰氨基吡嗪-1-氧化物合成2,6-二氨基-3,5-二硝基吡嗪-1-氧化物(LLM-105)。通过1H NMR,IR和MS对LLM-105及其中间体的结构进行了表征。研究了在[MIMPS][HSO4]催化条件下,反应溶剂、催化剂用量、反应温度和反应时间对LLM-105收率的影响,结果表明最佳反应条件为:采用CH3NO2为反应溶剂,反应温度为55℃,反应时间为6 h,LLM-105的收率为72.2%。研究了[MIMPS][HSO4]的循环使用性能。结果表明,平行实验5次,平均收率71.7%,具有较好的可再生利用性。

2,3,5,6-四氨基吡嗪的合成

以亚氨基二乙腈为起始原料,经亚硝化、环合、硝化、还原4步反应得到2,3,5,6-四氨基吡嗪（TAPA）,其结构经NMR、IR、ESI-MS确证,总产率达到26.8%。探讨了环合反应温度对中间产物2,6-二氨基吡嗪-1-氧化物（Ⅲ）和2,6-二氨基-3,5-二硝基吡嗪-1-氧化物（Ⅳ）收率的影响,及不同的硝化体系对产物Ⅳ收率的影响,并讨论了加氢还原反应的影响因素,得出最佳工艺条件为：环合反应温度25℃;硝化反应中,选择硝酸钾和发烟硫酸作为硝化体系;还原反应中,m（Pd/C）∶m（Ⅳ）=1∶15,V（CH3OH）∶V（H2O）=1∶1,反应温度为55℃,氢气压力为0.8-1.2 MPa。该合成路线的优点在于起始原料亚氨基二乙腈廉价易得,中间体易于保存,因而大幅度降低了生产成本。

N,N-二(2,6-二异丙基苯基)-2,4-戊二亚胺和N,N-二(2,6-二甲基苯基)-2,4-戊二亚胺的合成与表征

以乙酰丙酮、2,6-二异丙基苯胺(或2,6-二甲基苯胺)和对甲苯磺酸为原料通过两步反应高产率的合成了N,N′-二(2,6-二异丙基苯基)-2,4-戊二亚胺(1)和N,N′-二(2,6-二甲基苯基)-2,4-戊二亚胺(2),产率分别为78%和72%,并用元素分析和1HNMR对产物进行了结构表征。

2,6-二氨基-3,5-二硝基吡嗪-1-氧化物的合成

研究了2,6-二氨基-3,5-二硝基吡嗪-1-氧化物(LLM-105)的合成新方法.该方法是以2,6-二氯吡嗪和甲醇钠作为起始原料,经烷氧基化、硝化、胺化、N-氧化四步反应得到LLM-105,总收率为50%.用1HNMR,13CNMR,IR,MS和元素分析对LLM-105及其中间体结构进行了表征.

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-3,5-二硝基吡嗪-1-氧化物的合成

以亚氨基二乙腈为起始原料,经过亚硝基化、环合、硝化三步反应得到2,6-二氨基-3,5-二硝基吡嗪-1-氧化物(LLM-105)。确定了硝化2,6-二氨基吡嗪-1-氧化物(DAPO)制备LLM-105的最佳工艺条件为:反应温度25℃,反应时间5h,用发烟硝酸或硝酸钾向发烟硫酸和2,6-二氨基吡嗪-1-氧化物混合物中加料的工艺路线,总产率为35%。用1 H NMR,IR,MS对DAPO和LLM-105的结构进行了表征,推测了DAPO环化反应历程。

2,6-二氨基-3,5-二硝基-1-氧吡嗪合成工艺优化

以2，6-二氯吡嗪为原料，经过取代、硝化、氨化、氧化4步反应。合成出钝感含能材料LLM-105。经元素分析、红外光谱、质谱、核磁共振对合成产物进行了结构表征，确认为目标产物，总产率大于36％，纯度可达到98％以上。研究了合成过程中甲醇钠用量、硝酸硫酸体积比、氨水用量、三氟乙酸与双氧水的体积比等因素对LLM-105总产率的影响，并优化了合成条件，确定了最佳反应条件。取代反应：在回流条件下反应2h，甲醇钠用量为120％；硝化反应：在温度60～70℃。反应4h条件下，硝酸硫酸体积比为0．83；氨化反应：在温度60℃，反应2h条件下，氨水用量为200％；氧化反应：室温条件下氧化24h。三氟乙酸与双氧水的体积比为1：10。

含能材料2，6—二胺—3，5—二硝基吡嗪—1—氧化物的B3LYP研究

在B3LYP6-31G**水平下,研究了LLM-105的稳定几何构型,并进行了集居数分析,自然键轨道(NBO)分析,成键轨道分析,以及振动光谱分析.根据计算可知,LLM-105分子中所有原子均处于同一平面,分子是由一个除了H以外所有原子均参与的大的Ⅱ共轭体系构成;分子内存在着较强的氢键,使分子的稳定性增强;以C-NO2的C-N键键强度最小,可能是分解引发键,在爆炸时最先断裂.

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。

2,6-二氯甲苯的合成

报道以异丁烯、甲苯、液氯为原料 ,经烷基化、氯化、脱烷基反应合成 2 ,6 -二氯甲苯。研究了各步反应的影响因素及最佳反应条件。该工艺氯化采用复合催化剂 ,无需用任何溶剂 ,二氯化物收率大于 78% ,2 ,6 -二氯甲苯总收率可达 6 0 % ,纯度大于 99%。

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％。

2,6-二甲氧基-3,5-二硝基吡嗪的硝化工艺研究

以2,6-二甲氧基吡嗪为原料,在3种不同硝化体系(包括混酸体系、发烟硫酸-硝酸体系、发烟硫酸-硝酸钾体系)下,研究了2,6-二甲氧基-3,5-二硝基吡嗪合成的硝化反应工艺,考察了混酸配比、反应时间和反应温度等因素对硝化反应产率的影响规律,确定了硝化反应的最佳工艺条件:反应温度25℃,反应时间3h,20%发烟硫酸-硝酸钾体系(摩尔比为1∶3.5),底物2,6-二甲氧基吡嗪用量0.1mol,硝酸钾过量100%,此时产率可达67.8%。

加速量热仪研究2,6-二氨基-3,5-二硝基吡啶-1-氧化物的绝热分解

为考察2,6-二氨基-3,5-二硝基吡啶-1-氧化物(ANPyO)的热稳定性,用绝热加速量热仪测定了ANPyO的绝热分解过程,获得了分解的温度、压力、升温速率等随时间的变化曲线以及温升速率、分解压力随温度的变化曲线。结果表明:绝热分解过程有两个放热反应阶段,其中第一阶段为主要的热分解阶段,温升速率有显著的变化。计算得表观活化能为293.61 kJ·mol-1、指前因子为1.515×1023min-1,反应热为940.92 J·g-1。ANPyO初始分解温度高达290.8℃,有良好的热稳定性。

2,6-二氨基-3,5-二硝基吡啶-1-氧化物晶体形貌的MD模拟

为探讨溶剂对炸药晶体形貌的影响机制和溶剂的选择依据,采用附着能(AE)模型预测2,6-二氨基-3,5-二硝基吡啶-1-氧化物(ANPyO)在真空的晶体形貌,确定其主要生长晶面;并运用分子动力学(MD)模拟研究ANPyO晶面与溶剂N,N-二甲基甲酰胺(DMF)的相互作用及其本质,进而通过修正的AE模型预测其在DMF中的晶体形貌。结果表明:ANPyO在真空中的晶体形状接近椭圆,主要生长晶面为(110)、(100)、(11-2)及(10-1)面。溶剂与晶面间存在较强相互作用,径向分布函数分析表明相互作用能主要包括范德华作用,库仑作用和氢键。在溶剂DMF中,晶面的修正附着能绝对值顺序为(110)<(11-2)<(10-1)<(100),ANPyO晶体形貌接近片状,与已有实验结果一致。此外,DMF分子在ANPyO晶面的扩散系数研究结果表明,扩散系数与修正附着能绝对值成线性关系,晶体生长形貌亦受溶剂扩散能力的影响。