4-氨基-3,7-双(1H-四唑-5-基)-[1,2,4]三唑并[5,1-c][1,2,4]三嗪(DTTA)的晶体结构和热稳定性

为深入研究新型含能材料4-氨基-3,7-双(1H-四唑-5-基)-[1,2,4]三唑并[5,1-c][1,2,4]三嗪(DTTA)的相关性能。采用核磁共振谱(1H NMR、13C NMR)、红外光谱(IR)、高分辨质谱(HRMS)和X-射线单晶衍射仪等分析仪器对化合物的结构进行了表征。通过溶剂挥发的方式,在DMSO溶液中得到了DTTA的溶剂化物DTTA·2DMSO的晶体结构。结果表明:DTTA·2DMSO属于单斜晶系,空间群为P 21/n,a=4.630 2(5)?,b=23.278(3)?,c=17.069(2)?,140 K时晶体密度ρ=1.561 g·cm-3。测得其25℃下的粉末密度ρ=1.811 g·cm-3。采用Hirshfeld表面对晶体中各种近相互作用进行了分析,晶体内占主导地位的是N…H&H…N作用,占比高达52.4%。采用热重及差示扫描量热仪联用(TG-DSC)研究了DTTA的热分解性能,分解峰温为287℃。对DTTA的理论爆轰性能进行了研究,计算爆速为8 419 m·s-1,计算爆压为24.8 GPa。采用BAM感度测试仪测试了其冲击感度为24 J,摩擦感度大于360 N。用Kissinger法与Ozawa法分别计算了其活化能EK为200.25 kJ·mol-1,r为0.99,EO为199.38 kJ·mol-1,r为0.99。DTTA的综合性能较优异,可以作为一种有潜力的高能量密度炸药使用。

新型四唑-5-甲酰肼高氯酸镍高氮含能配合物的合成与性能

寻找绿色低毒的无铅起爆药一直是含能材料的重要研究方向,本研究以1H-四唑-5-甲酸乙酯为原料通过肼解反应、配位反应合成了新型四唑类配体1H-四唑-5-甲酰肼(TZCA)及其高氯酸镍配合物Ni(TZCA)2(ClO4)2(ECCs-1),通过X-射线单晶衍射、红外光谱、核磁、元素分析、热重及同步热分析仪对其进行了结构表征和热分解性能测试;采用氧弹量热法测试了ECCs-1的燃烧热并采用盖斯定律和K-J方程预测了其爆轰性能;采用BAM方法测试了ECCs-1的感度;烤燃实验和铅板测试表征其起爆性能。结果表明,TZCA密度为1.83 g·cm^(-3),单斜晶系,C2/c空间群,堆积方式为V型交错堆积,ECCs-1粉末密度为1.90 g·cm^(-3),撞击感度为17 J,摩擦感度为72 N,热分解温度为336℃,其热分解反应活化能为183.3 kJ·mol^(-1),热爆炸临界温度为309.8℃,活化熵为46.745 J·K-1·mol^(-1),活化焓为178.563 kJ·mol^(-1)。热烤实验和铅板测试结果表明,ECCs-1具有良好的起爆性能。

1-羟基-N-(1H-1,2,4-三唑-5-基)-1H-四唑-5-甲酰胺的合成和性能

为制备新型富氮杂环含能化合物,以5-氰基-1-(1H-1,2,4-三唑-3-基)-1H-四唑(1)为原料,经偕胺肟化、重氮化、取代及亲电加成等步骤,合成一种以酰胺键桥联的富氮含能化合物1-羟基-N-(1H-1,2,4-三唑-5-基)-1H-四唑-5-甲酰胺(3);利用核磁共振(NMR)、傅里叶红外光谱(FT-IR)、元素分析(EA)等方法对化合物3进行了结构表征,并通过单晶X-射线衍射分析(SC-XRD)进一步确定了其结构;利用差示扫描量热(DSC)和热重(TG)方法研究了化合物3的热分解过程。结果表明,化合物3初始分解温度为265℃,爆速为8017 m·s^(-1),爆压为23.1 GPa,撞击感度为20 J,摩擦感度为288 N。

含能中间体5-肼基四唑的合成及表征

以5,5′-偶氮四唑钠为原料,采用盐酸酸化、乙酸钠重结晶的方法得到了5-肼基四唑产物。利用傅里叶变红外、熔点和元素分析表征了其结构,讨论了合成中影响酸化和重结晶的关键因素。结果表明,酸化过程中,5,5′-偶氮四唑钠溶液的质量分数应为10%,HCl溶液的质量分数应为10%～15%。最终产物得率为55%～60%,熔点196～198.9℃。

1,1′-二羟基-5,5′-联四唑一草酰二肼盐的晶体结构及性能研究

通过草酰二肼与1,1′-二羟基-5,5′-联四唑(BTO)溶液的质子化反应制备了1,1′-二羟基-5,5′联四唑的一草酰二肼盐(BTOOH),产率达到92%;培养了BTOOH的单晶,用X射线单晶衍射和TG-DSC分别研究了BTOOH的晶体结构和热稳定性,并测试了其摩擦感度、撞击感度和静电感度。结果表明,BTOOH晶体属于单斜晶系,分子中含两分子配位水;其失水温度为123℃,放热分解峰温为245.49℃,显示了良好的热稳定性;BTOOH对撞击、摩擦和静电火花不敏感,感度均低于RDX。BTOOH制备工艺简单,可用于降温剂研究,具有较好的应用前景。

5,5′-肼基双四唑二羟胺盐的合成与性能

以5-氨基四唑为原料,经氧化、还原及中和反应合成了5,5'-肼基双四唑二羟胺盐(HBT-HA),并利用红外光谱、核磁共振、元素分析对产物进行了表征。利用差示扫描量热法(DSC)、热失重法(TG)对HBT-HA进行了热分解研究,并结合Kissinger法和Ozawa法及相关方程计算了HBT-HA的热动力学参数、热爆炸临界温度;基于实测密度(ρ=1.519g/cm^(3))和预估生成焓(ΔH f=1877.3kJ/mol),利用Explo5(V6.04)软件预估了HBT-HA的爆速、爆压和爆热,采用BAM撞击感度测试仪测试了HBT-HA的感度;优化了HBT-HA的合成工艺,并测试了HBT-HA与双基推进剂的相容性。结果表明,中和反应较佳反应条件为:以水为反应溶剂,反应温度为10~15℃,n(HBT)∶n(NH_(2)OH)=1∶5时反应1h;HBT-HA的热分解峰温为241.7℃,活化能、指前因子、热爆炸临界温度分别为271.18kJ/mol、63.90s^(-1)、513.15K;预估的爆速、爆压和爆热分别为9118m/s、33.1GPa和10.65MJ/kg,HBT-HA的撞击感度大于60.0J;相容性测试结果表明,HBT-HA可提高双基推进剂的热稳定性。

1-[2-(1-苯基-1H-四唑-5-硫基)]乙酰肼衍生物合成及其生物活性的研究

采用微波辐射和相转移催化技术,在K2CO3存在下利用PEG-600作相转移催化剂,高效、快速地合成了标题化合物。其结构经元素分析、IR、1HNMR和13CNMR确证。初步生物活性试验表明该系列化合物对小麦幼苗的生长具有明显的调节作用。

5-肼基四唑高氯酸含能配合物的合成、表征及性能

以5-肼基四唑(5-HT)为配体,制备5种含能配合物[Cd(HT)_6](ClO_4)_2(1),[Zn(HT)6](ClO_4)_2(2),[Ni(HT)_3](ClO_4)_2(3),[Co(HT)_6](ClO_4)_2(4),[Mn(HT)_6](ClO_4)_2(5)。采用元素分析和傅里叶变换红外光谱对5种配合物进行结构表征。通过差示扫描量热分析(DSC)研究其热分解性能,测试了其摩擦感度和撞击感度。在B3LYP/6-311++g**水平上理论研究了5-HT电子结构性质、自然键轨道电荷以及分子前线轨道。结果表明,5种配合物具有较高热稳定性,分解温度均高于200℃。5-HT四唑环上的N(3)和N(4)原子更容易同时参与金属原子配位,形成以5-肼基四唑为配体的配位化合物。90°摆角、1.96 MPa条件下,配合物4的摩擦感度为96%,800 g落锤下,撞击感度H50为25 cm,其机械感度与肼基四唑汞(HTMP)和高氯酸·四氨·双(5-硝基四唑)合钴(Ⅲ)(BNCP)相当,有望应用于起爆药领域。

靶向蜕皮激素受体的新型4,5,6,7-四氢-2H-吲唑酰肼类衍生物的设计、合成及杀虫活性

为了发现结构新颖的昆虫生长调节剂,以蜕皮激素受体(EcR)为靶标,以课题组发现的高活性化合物C(N-(4-(叔丁基)苯基)-2-苯基-2,4,5,6,7,8-六氢环庚基[C]吡唑-3-甲酰胺)为先导化合物,利用活性亚结构拼接的方法,设计合成了25个未见文献报道的新型4,5,6,7-四氢-2H-吲唑酰肼类衍生物,其结构经过核磁共振氢谱、碳谱和高分辨质谱确证。分子对接结果表明,所有目标化合物与EcR具有较好的结合力,其中化合物I-15可以很好地结合到EcR的活性位点,其结合模式和虫酰肼相似;靶标蛋白结合实验证明,I-15在40 mg/L下与EcR具有较好的结合活性(75.8%±7.2%)。初步杀虫活性测定结果表明,部分目标化合物在500 mg/L下对鳞翅目害虫小菜蛾表现出一定的杀虫活性,但总体活性均不如虫酰肼和先导化合物C;进一步分析发现,目标化合物的脂水分配系数(ClogP)普遍低于先导化合物和对照药剂虫酰肼,推测是由于目标化合物的亲脂性较差,从而影响其穿透昆虫表皮的能力,导致杀虫活性较弱。该研究对后续化合物的结构优化具有重要参考价值。

二(5-胺基-1,2,3,4-四唑)二肼盐的热分解行为

为详细了解二(5-胺基-1,2,3,4-四唑)二肼盐(Hy_2BTA)的热分解行为,采用热重-差示扫描量热-傅里叶红外光谱-质谱(TG-DSC-FTIR-MS)联用的方法,测定了该化合物在不同升温速率下的热分解曲线、分解气体产物的种类及其含量变化。结果表明:随着温度升高,Hy_2BTA的热分解包括2个吸热过程和2个连续地放热过程,分别对应于Hy_2BTA分子第一个离子键断裂脱除NH_2NH_2;第二个离子键断裂脱除NH_2NH_2的过程中,四唑环开始以断裂—N—N—键的方式释放N_2;四唑环及剩余骨架裂解产生N_2、HN_3、NH_3和HCN;剩余骨架分解产生HN_3、N_2和NH_3,裂解产物聚合成含氮高聚物。利用Kissinger方法计算4个过程的表观活化能分别为115.12,193.75,334.16 kJ·mol^(-1)和243.40 kJ·mol^(-1)。

1,1’-二羟基-5,5’-联四唑二草酰二肼盐的晶体结构及性能研究

通过草酰二肼与1,1’-二羟基-5,5’-双四唑(BTO)溶液的质子化作用制备了1,1’-二羟基-5,5’联四唑的二草酰二肼盐(BTODOH),产率达到90%以上,并对其结构及性能进行了表征测试。用X射线单晶衍射法测定了BTODOH的单晶结构,获得晶体结构参数。BTODOH初始分解温度为257.1℃,对撞击、摩擦和静电火花不敏感,该化合物的生成热为480.3k J/mol;模拟计算表明BTODOH应用于GAP/AP固体推进剂配方体系中具有较好的消烟效果,对推进剂比冲影响较小。

3,6-二肼基-1,2,4,5-四嗪及其含能盐的合成与性能

以3,6-双(3,5-二甲基吡唑基)-1,2,4,5-四嗪(BDT)为原料,通过肼基取代反应得到了3,6-二肼基-1,2,4,5-四嗪(DHT)。优化了3,6-二肼基-1,2,4,5-四嗪的合成条件,得到纯度为98.5%的DHT,收率为92%(文献收率77%)。为了改善DHT的应用性能,合成了3,6-二肼基-1,2,4,5-四嗪的硝酸盐(DHTN)和高氯酸盐(DHTP),并测试了其部分性能。改进了DHTN的合成工艺和合成过程的安全性,收率为91%。结果表明,DHTN的密度为1.708g/cm3,放热分解峰温为104.5℃,爆速为8 541.3m/s,H50为38cm,摩擦感度为4%;DHTP的密度为1.765g/cm3,放热分解峰温为197.4℃,爆速为8 882m/s,H50为8cm,摩擦感度为100%。

α-(5-四唑基)氨基烃基膦酸酯的合成及其生物活性

合成了 12个新的 5 氨基 1H 1,2 ,3,4 四唑的Schiff碱 ,而后与亚磷酸二乙酯反应 ,合成出了 12个新的含四唑基的α 氨基烃基膦酸酯 ,通过IR ,1 HNMR ,31 PNMR和元素分析证实了它们的结构 .生物活性实验证明 ,一些目标化合物具有良好的植物生长调节活性 ,其中氯代苯甲醛和吲哚甲醛的Schiff碱生成的α

N-5-四唑基-N′-芳甲酰基脲的合成及其生物活性

合成了 15个新的含四唑基的芳甲酰基脲类化合物 ,用IR ,1HNMR和元素分析证实了它们的结构 ,并进行了初步的生物活性试验 ,生测结果证明一些目标化合物具有优良的植物生长调节活性 ,其中N 5 四唑基 N′ 对甲氧基苯基甲酰基脲(2h)和N 5 四唑基 N′ 对溴苯基甲酰基脲 (2j)具有很好的生长素活性 ,2h ,2j和N 5 四唑基 N′ 对甲基苯基甲酰基脲 (2m )

3，6-双(1H-1，2,3，4-四唑-5-氨基)-1，2，4，5-四嗪的合成、表征及量子化学研究

以三氨基胍硝酸盐、戊二酮为起始原料,经缩合、氧化、取代等反应合成了3,6-双(1H-1,2,3,4-四唑-5-氨基)-1,2,4,5-四嗪(BTATz),并通过元素分析、红外、核磁、差示扫描量热法(DSC)等分析手段对其进行了表征.采用亚硝酸钠/乙酸代替了二氧化氮/N-甲基吡咯烷酮,改进了氧化步骤,降低了成本,简化了合成工艺.用B3LYP方法,在6-31G(d,p)基组水平上对其性能进行了计算,得到了其稳定的几何构型和键级;在振动分析的基础上求得体系的振动频率、IR谱及不同温度下的热力学性质,并得到了温度对热力学性能影响的关系式;探讨了其热解机理,推断出四唑环开环时的过渡态和活化能.

1,1'-二羟基-5,5'-联四唑二羟胺盐和CMDB推进剂组分的相互作用研究

采用DSC实验、推进剂固化实验和真空安定性实验等多种手段,研究了1,1'-二羟基-5,5'-联四唑二羟胺盐(HATO)和CMDB推进剂组分的相互作用。DSC分析结果表明,HATO和硝化纤维素(NC)、硝化甘油(NG)、吉纳(DINA)、黑索金(RDX)、奥克托金(HMX)和炭黑(CB)之间存在强烈的相互作用,以及3-硝基-1,2,4-三唑-5-酮铅(NTO-Pb)、铝(Al)之间则无明显的相互作用。70℃条件下制备出含HATO的CMDB推进剂,DSC分析表明,受硝酸酯的作用,HATO使得CMDB推进剂的热分解峰温提前,但在155℃以下,含HATO的CMDB推进剂无明显热分解过程。真空安定性试验结果表明,100℃条件下持续加热48 h,HATO的放气量为0.30 ml/g,含HATO的CMDB推进剂的放气量为0.39 ml/g。

1,1′-二羟基-5,5′-联四唑二羟胺盐的晶形计算及控制

利用Materials Studio软件中Growth Morphology方法模拟计算了1,1′-二羟基-5,5′-联四唑二羟胺盐(TKX-50)的晶体形态和结晶习性,分析了主导晶面的表面结构特征;采用实验方法验证了模拟计算方法。结果表明,各稳定晶面在分子间距离、晶面电荷分布上存在很大区别。选择分子结构中具有负电子作用基团的晶体生长控制剂对其晶体形貌进行控制,可缩短快生长面和慢生长面之间生长速率的差距,减小晶体的形状系数。选择分子结构中含有富电子芳环的离子型表面活性剂为晶形控制剂,制备出了晶体形貌规整、呈多面体颗粒状、长径比明显变小的TKX-50晶体,试验结果验证了理论预测的正确性。

2-偕二硝甲基-5-硝基四唑的合成、热性能及量子化学研究

以5-氨基四唑为原料,经过重氮化-取代反应、取代反应、硝化-水解反应三步合成出2-偕二硝甲基-5-硝基四唑(HDNMNT),总收率39.95%。利用红外光谱、核磁共振、元素分析以及差示扫描量热技术对产物进行了表征。通过实验确定了2-丙酮基-5-硝基四唑(ANT)的最优反应条件为:N,N-二甲基甲酰胺(DMF)作溶剂,反应温度90℃,添加KBr。用量子化学方法预估了HDNMNT的理论密度(ρ)、标准生成焓(ΔfHθm)、爆速(D)和爆压(p)。通过计算C-N键的键离解能(BDE),研究了HDNMNT及其阴离子DNMNT-的热稳定性。结果表明,HD-NMNT的ρ、ΔfHθm、D和p值分别为1.880g/cm3、273.04kJ/mol、8.732km/s和35.37GPa,爆轰性能与RDX相当。HDNMNT热分解反应的DSC峰温为119.85℃,热稳定性较差,而DNMNT则有较好的热稳定性。

1,5-二氨基四唑及其系列化合物研究进展

介绍了1,5-二氨基四唑(DAT)的制备方法,重点讨论分析了以二氨基胍盐酸盐为原料制备DAT的优化工艺条件。DAT易与强酸反应形成胺盐、易与高氯酸金属盐形成六个DAT分子直接参与配位的含能配合物,这些化合物具有一定的机械感度和良好的爆炸性能,在含能材料领域具有潜在的应用前景。

3,6-二肼基-1,2,4,5-四嗪的热行为、比热容及绝热至爆时间(英文)

利用差示扫描量热法(DSC)、热重-微商热重法(TG-DTG)研究了3,6-二肼基-1,2,4,5-四嗪(DHT)的热行为,其分解过程可分为两个放热的分解过程,且热分解反应的表观活化能分别为154.8和123.4kJ·mol-1,指前因子分别为1016.63和109.48s-1.DHT热爆炸的临近温度为426.10K.同时,利用微量热法和理论计算方法研究了DHT的比热容,298.15K时的标准摩尔比热容为183.61J·mol-1·K-1.计算获得了DHT的绝热至爆时间为263.84-297.58s之间的某一值.