5-氨基四唑及其衍生物的合成和应用综述

文章综述了5-氨基四唑及其4种衍生物高氯酸.四氨.双(5-硝基四唑)合钴(Ⅲ)(BNCP)、3,6-双(l-氢-l,2,3,4-四唑-5-氨基)-l,2,4,5-四嗪(BTATz)、5-氨基四唑的Schiff碱、α-(5-四唑基)氨基烃基膦酸酯的合成、性质与应用.

5-氨基四唑硝酸盐的合成工艺优化及结构表征

以5-氨基四唑一水化合物(5-AT·H2O)为原料,与硝酸反应一步制得5-氨基四唑硝酸盐(5-ATN)。研究了硝酸用量、反应温度和反应时间对目标物合成的影响。通过正交实验得到最优合成工艺:20℃下,5 g 5-AT·H2O与15 mL浓硝酸(65%)边搅拌边反应15 min,目标物产率达92.6%。和文献报道比较,该工艺反应温度降低、时间缩短、产率提高。表面形貌分析与吸湿性测试结果表明目标产物晶体表面光滑、吸湿性低。

三硝基间苯三酚5-氨基四唑盐的晶体结构及热分解(英文)

制备得到标题化合物并对其进行了元素分析与红外光谱分析.用X射线衍射方法测得其晶体结构属于正交晶系,空间群Pbca,晶胞参数a=0.6624(2)nm,b=1.7933(4)nm,c=2.3117(5)nm,V=2.7458(9)nm3,Z=4,Dc=1.849g·cm-3.其分子式可写作(ATZ)TNPG·2H2O.5-氨基四唑阳离子(ATZ+)和三硝基间苯三酚阴离子(TNPG-)通过氢键在b轴和c轴方向上联成二维层面,然后在a轴方向通过不同层中的水分子之间的氢键联接起来.用差示扫描量热法(DSC),TG-DTG结合傅立叶变换红外光谱(FT-IR)分析了其热分解过程.在氮气气氛下用10℃·min-1的升温速率测定发现,该化合物经历一个峰温为76℃的吸热过程及一个峰温为203℃的放热过程.前者为脱除结晶水的过程,后者为产物中的TNPG-与ATZ+的热分解过程,放热的焓变为-212.10kJ·mol-1.对该过程估算动力学参数:采用Kissinger法得活化能E=132.1kJ·mol-1,ln(A/s-1)=12.54,r=0.9990;采用Ozawa-Doyle法得E=133.1kJ·mol-1,r=0.9992.

ZnBr_2催化合成5-氨基四唑

以ZnBr2为催化剂,双氰胺和叠氮化钠在水溶液中反应合成了5氨基四唑。考察了反应物摩尔比、催化剂用量、反应温度和反应时间对反应的影响。结果表明,当n(叠氮化钠)∶n(双氰胺)=1∶1.6,催化剂用量n(叠氮化钠)∶n(溴化锌)=1∶0.3,反应温度75～85℃,反应时间5.5h时,5氨基四唑平均收率达83.6%。因此ZnBr2是催化合成5氨基四唑的优良催化剂。

5-氨基四唑制备工艺与结构表征

研究了 5-氨基四唑的制备原理和制备工艺 ,提出了优化工艺条件 ,通过元素分析、红外光谱分析、X-射线粉末衍射分析和

5-氨基四唑硝仿盐的理论计算

采用量子化学方法研究了5-氨基四唑硝仿盐的结构和性能,计算了5-氨基四唑硝仿盐的密度、生成热、爆速、爆压等,其预测密度为1.93g·cm-3,估算爆速和爆压分别为9.47km·s-1和38.82GPa,爆轰性能高于TNT,RDX和HMX。

三(5-氨基四唑)三嗪的合成与表征研究

以5-氨基四唑和2,4,6-三氯-1,3,5-三嗪为起始原料,反应合成三(5-氨基四唑)三嗪。采用红外、核磁、元素分析、质谱等进行了表征。该化合物的含氮量高达77%。通过DSC研究分析,其分解温度高达296.6℃,具有对热稳定的性质。

5-氨基四唑镍的合成及热分析研究

以5-氨基四唑和硝酸镍为原料,合成了5-氨基四唑镍。最佳反应条件为:温度60～70℃,反应物物质的量比为n(硝酸镍):n(5-氨基四唑)=0.2,反应时间3～4 h,pH值3～4。TG-DTA热分析表明,5-氨基四唑镍主要有两个吸热峰,第1个吸热峰在90℃左右,第2个吸热峰在210℃左右。

含有5-氨基四唑的GAP/AN基推进剂的研究

为探索5-氨基四唑(5-AT)对推进剂性能的影响,采用浇铸工艺制备了含5-AT的聚叠氮基缩水甘油醚/硝酸铵(GAP/AN)基推进剂试样,通过最小自由能法计算了其能量性能,通过静态力学拉伸试验测试其力学性能,通过靶线法表征其燃烧性能,并测试了其机械感度。结果表明,5-AT的加入可以显著提高燃气中N_2的生成量,但当GAP/增塑剂(A3)的含量较大时,理论比冲及爆温均随着5-AT含量的增加逐渐减小;与GAP/AN推进剂相比,添加质量分数为10%的5-AT后,推进剂的燃速压力指数显著降低0.2,9 MPa下燃速提高了15.3%;推进剂断裂伸长率增加,但拉伸强度下降了57.7%,且机械感度升高。

新法合成5-氨基四唑

以氨基胍硝酸盐为原料,重氮化后,调节反应溶液至弱碱性,加热分子内环化得到5-氨基四唑,并采用红外光谱、核磁共振光谱、质谱等方法,进行了结构表征。探讨了5-氨基四唑合成反应机理,考察了环化反应溶液酸碱性、反应温度及反应时间等关键因素对反应的影响,获得适宜反应条件为:重氮化反应pH=2～3、温度为20～30℃、时间为0.5 h,环化反应溶液pH=8～9,温度为85～90℃,反应3.5 h,5-氨基四唑的收率达77.2%。

1,1′-二羟基-5,5′-联四唑-5-氨基四唑盐的合成及性能预估

以乙二醛、盐酸羟胺和氨基胍碳酸盐等为原料合成了1,1′-二羟基-5,5′-联四唑-5-氨基四唑盐(5-ATHTO),并对反应条件进行了优化。采用核磁共振光谱、红外光谱、质谱对其进行表征,通过DSC分析了其热稳定性,用密度泛函理论(DFT),在B3LYP/6-31+G**理论水平下估算了该化合物的爆轰性能。结果表明,在水为介质、反应时间为5h、反应温度为100℃条件下,5-ATHTO的产率最高为86.2%。该化合物在240℃左右分解,说明其热稳定性良好。结构优化后用Monte-Carlo方法估算5-ATHTO的理论密度为1.85g/cm3,用Born-Haber循环求得生成热为808.5kJ/mol,用Kamlet-Jacobs公式估算出爆热为1 504.35J/g,爆速为8.25km/s,爆压为32.6GPa,撞击感度的计算值为52cm,表明5-ATHTO是具有良好爆轰性能的钝感含能化合物。

5-氨基四唑为配体的锌离子配合物的结构表征及荧光

利用水热法合成配合物的优点,构筑了一个具有特定结构的5-氨基四唑为配体与锌金属离子配位聚合物,用红外光谱、X-射线单晶衍射等技术对配合物进行了结构表征和性能研究。单晶X-射线衍射显示配合物为2D双层结构。每一个锌离子与周围的四个5-氨基四唑配体进行配位,由键长和键角的数据可以看出锌离子的配位构型是有些扭曲的四面体构型。该配合物属于正交晶系,Cmcm空间群,a=1.7973(4)nm,b=1.0348(2)nm,c=2.0206(4)nm,Z=4,V=3.7580(13)nm3,D=1.651(mg/m3),μ=2.589(mm-1)。对配合物的固态的发光性质进行了研究。结果表明,在室温342nm激发下,配合物在397nm处有最大发谢。

5-氨基四唑/氧化铜气体发生剂燃烧性质的研究

采用量热法、热电偶测温法、红外测温法、排水法、气相色谱法、烟气分析法，测定了不同氧平衡状态的5-氨基四唑/氧化铜气体发生剂的燃烧性能，即燃烧热、燃烧温度、产气量、主要气体成分、有害气体成分，并进行分析研究。结果表明，不同氧平衡的5-氨基四唑/氧化铜气体发生剂整体上燃烧热低（913~1166 J/g ），燃烧温度低（395~697℃），零氧平衡附近时有害气体较少。

两种新型1-取代的5-氨基四唑含能衍生物的合成及性能

以2-氯-4-氨基吡啶为原料,经硝化得到2-氯-4-氨基-3,5-二硝基吡啶,然后与5-氨基四唑进行缩合反应得到新型含能化合物2-（5-氨基-四唑-1-基）-4-氨基-3,5-二硝基吡啶（1）,收率64%;由2-氨基-6-氯-3,5-二硝基吡啶与5-氨基四唑缩合得到新型含能化合物6-（5-氨基四唑-1-基）-2-氨基-3,5-二硝基吡啶（2）,收率41%。采用核磁共振、红外、质谱、元素分析对化合物1和2进行了结构表征。计算了化合物1和2的爆速、爆压及氧平衡,利用TG和DSC分析法研究了化合物1和2的热行为。结果表明,化合物1和2具有相同的爆速、爆压及氧平衡,其值分别为8.18 km·s-1,30.7 GPa和-62.9%。化合物1的热失重在280~325℃范围内变化,累计失重71%,热分解峰温为304.5℃;化合物2的热失重在285~415℃范围内变化,累计失重65%,初始分解温度为310.67℃。

5-氨基四唑/高碘酸钠体系气体发生剂特性

为获得低燃温气体发生剂,利用喷雾干燥法制备5-氨基四唑(5-AT)/NaIO_(4)/CuO复合粒子作为气体发生剂配方。通过扫描电子显微镜对5-AT/NaIO_(4)/CuO复合粒子的复合效果进行表征,用同步热分析仪、氧弹量热仪、热电偶和靶线法分别对5-AT/NaIO_(4)/CuO复合粒子的放热量、温度和燃速进行测试。结果表明:由喷雾干燥法制备的样品为2~4μm微球且混合均匀;纳米CuO的加入使得燃烧热平均降低约300 J/g,燃温平均降低约100℃,最低为1013℃;该气体发生剂的最大燃速为3.94 mm/s,最小为0.76 mm/s,配方残渣率平均降至约6.7%;该配方具有燃烧温度低、固体残渣含量低的特点。

十二氢十二硼酸双(二烷基-5-氨基四唑)盐的晶体结构及性能分析

制备了11种十二氢十二硼酸双(二烷基-5-氨基四唑)盐晶体,采用X射线单晶衍射仪对其单晶结构进行了表征,利用EXPLO5软件计算了11种化合物的爆轰性能.结果表明,11种化合物的密度在1.097~1.229 g/cm^3之间,当取代基位置相同时,随着烷基取代基碳原子数的增大化合物的密度下降;这些盐晶体的空间晶型主要受取代基位置的影响,晶体结构有三斜晶系和单斜晶系2种;晶胞尺寸与晶胞内分子数有关,化合物中阳离子取代烷基中碳原子的个数对与四唑相连的C-N键长无明显影响.对于同一取代位置的化合物,生成热和爆热随着烷基取代基的碳原子数的增多而下降.

利用5-氨基四唑-1-乙酸和4,4’-联吡啶构筑的Cd(Ⅱ)配合物

CdSO4·8/3H2O与5-氨基四唑-1-乙酸(Hatza)(Hatza=5-aminotetrazole-1-acetic acid)及4,4′-联吡啶(4,4’-bipy)在水和乙醇的混合溶液中反应,生成了一个新的配合物[Cd(atza)2(4,4'-bipy)0.5(H2O)].通过元素分析,红外光谱和X-射线单晶衍射对此配合物进行了表征.该配合物晶体结构属单斜晶系,主要晶体结构数据:空间群P21/c,a=10.356(2),b=13.482(3),c=13.230(3)?,β=111.18(3)(°).在此晶体中,Cd(II)与两个来自atza配体的两个氧原子、两个来自atza配体的两个氮原子、一个水分子的一个氧原子及一个4,4’-bipy配体的一个氮原子配位,配位数为6,配位构型为变形的八面体.每个atza作为双齿配体与两个Cd(II)配位,通过atza和4,4’-联吡啶配体的桥联作用,该配合物形成了沿bc面伸展的二维结构.相邻的面之间通过氢键作用,形成了三维结构.此外,在室温下研究了配合物固体荧光特性.

5-氨基四唑合成工艺研究

本论文以水合肼、单氰胺为原料,利用不同的酸碱调节体系,通过胍基化反应、重氮化反应以及分子内合环等反应,中间产物不经分离直接得到高纯度的5-氨基四唑。利用红外光谱、差热分析、高效液相色谱等方法对产品进行定性、定量表征。探讨了不同酸碱调节体系对最终产品纯度和收率的影响,并对整体工艺进行用水的绿色化设计。实验结果表明,盐酸和氧化钙是最佳调节体系。此时,5-氨基四唑的收率达84.4%,用水量为5.13g水每克产品,纯度为95%。

美德联合研制出5-氨基四唑为气体发生剂的新型绿色和蓝色烟火剂

烟幕弹和信号弹都会应用到绿色和蓝色烟火剂配方，这些配方都含有相应颜色的染料，高毒性的染料不宜采用，如苯并蒽酮和还原黄4两种高毒性蒽醌染料已成功地被溶剂黄33（SY33）取代，但是这些配方面临燃烧产生低效气溶胶的问题。

含5-氨基四唑硝酸盐(5-ATEZN)推进剂的能量特性

利用最小自由能法,在标准条件(燃烧室压力pc:喷管出口处压力pe=70∶1)下,计算了含5-氨基-四唑硝酸盐(5-ATEZN)推进剂的能量特性。结果表明,5-ATEZN单元推进剂的比冲为2371.38 N·s·kg-1,与黑索今(RDX)及奥克托今(HMX)单元推进剂接近,且5-ATEZN的氧平衡(-10.8%)远高于RDX及HMX。用5-ATEZN取代粘合剂端羟基聚丁二烯(HTPB)推进剂中的高氯酸铵(AP)和RDX时,推进剂比冲和特征速度均降低;而用5-ATEZN取代GAP推进剂中的AP时,推进剂比冲和特征速度随5-ATEZN含量增多呈抛物线形变化,最高比冲可达2580.62 N·s·kg-1,与原配方相比提高17.93 N·s·kg-1。同时由于5-ATEZN不含氯元素,对降低推进剂的特征信号十分有利。因此,用5-ATEZN取代适量AP是实现GAP(聚叠氮缩水甘油醚)推进剂高能化和少烟化的一个可行途径。