四唑类含能化合物表征【然】.doc

四唑类含能化合物表征【然】————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：个人收集整理勿做商业用途个人收集整理勿做商业用途个人收集整理勿做商业用途四唑类含能化合物表征摘要:简述了四唑类含能化合物在各个领域代表物质的表征。关键词:四氮唑类;起爆药;主装药;绿色化学；含能材料;有机化学一.前言四唑又称四氮唑，指在五元环(环戊二烯)中有4个位置的碳被氮原子取代;四唑类化合物中最简单的物质是1—H-四氮唑(2，3,4，5-四氮杂-1，3—环戊二烯):四唑类化合物通式如图：四氮唑类含能化合物种类繁多,其中跨越起爆药、主装药等多个领域，接下来将对其不同领域的典型物质进行介绍。二.普遍特征顾名思意，四唑类含能材料是指分子内含有四氮唑结构的含能材料。其属于含(富）氮杂环化合物,由于环上的5个原子形成大π键，所以使物质相对稳定,使五元环结构接近正五边形，整个环基团有良好的共面性。四唑类含能材料是一种潜能很大的富氮类环状含能化合物。近年来在该类物质内发展了众多的含能材料品种，且有很大一部分有着优越的性能。有些品种代表着含能材料向高能、钝感的方向发展(1)。一些结构简单的四唑类化合物亦具有良好的性质，这从侧面显示出了5—R-1-R'—四唑是良好的给氮原子基团。如结构简单的5—氨基-1—氢-四氮唑硝酸配位化合物（5-ATNO3）甚至具有超越传统含能材料1,3,5—三硝基-1,3,5-三氮杂环己烷(黑索金,RDX)的性能。接下来要以之为代表物质之一作具体介绍。三.四唑类含能材料。原料原料（material,Mat）指在目标化合物的合成中用以提供四唑基团的物质.目前的合成工艺中最常见的原料是5-氨基—1—氢-四氮唑（5—ATZ），其分子结构如下：现将对此物的性质与合成进行详细介绍。●3。15-氨基四氮唑5-氨基四氮唑（5—ATZ)，分子式CN5H3。是制造推进剂以及炸药、起爆药的中间体(2).是在实用武器(导弹）未来的发展不仅要求固体推进剂具有很高的能量，而且要求具有低特征信号、钝感和环保等特性。而5—ATZ爆轰气体产物多为氮气，可达到少烟或无烟的效果。其衍生物不仅可以作为含能材料在国防和航天等领域中应用，而且在民用领域也有广泛应用(3）。●3。1。15—ATZ的性质5-ATZ是一种白色粉末状晶体，一般情况下含有一个结晶水。5—ATZ的合成路线有很多，早在1892年,德国化学工作者KekueA等用氨基胍重氮化、异构化合成出了5—ATZ；到了20世纪初，其同胞HantzschA等报道用迭氮化钠反应也合成出了5—ATZ(3).其熔点200～204℃,不溶于Et2O，溶于碱液与强酸,在水中的溶解度随温度的上升而暴涨。其1位氮上H原子易发生异裂给出质子，同时其还具有一个碱性基团—NH2，故该化合物能表现出酸、碱两种性质.●3.1。2。1氨基胍重氮异构法该路线如下图:但由于本法工艺复杂，步骤繁多,反应周期副反应多，产率不高，在此不作赘述。如对此有需求者可参照文献ChemovaN。GVeselovskayaGI。SaliiV.V.VigranV。k5-Amino-totrazoleKhimicheskayapromcyshlennost[J］。Seriya：ReaktiveOsobyChistyeVeschesva,1980（2):5~8(4)。●3。1。2.2Stolleet法1.反应机理总反应式:C2H4N4(二氰二胺)+2NaN3+2HNO3——-—55～95℃--—〉2CH3N5（5—ATZ）+3NaNO3分步反应:该方法被称为Stolleet法，他没有氨基胍重氮法的缺点(3）。但其缺点是开始时需要迭氮酸，而迭氮酸是一种高能炸药并对人体血管有扩张作用，因此，在合成过程中存在一定的危险性和毒性（2)。2.实验器材二氰二胺:市售，AR；迭氮化钠：自制;氢氧化钠:市售，AR;硝酸：68%，市售,AR，乙醇：市售，AR；电炉:220V,1Kw；超敏型热电偶:—40～1500℃，[—40，0）U（200,1500](±1℃），［0，200]（±0.1℃);真空油泵:220V,150w;磁力搅拌器。3.实验步骤用带有冷凝管，电动搅拌器,滴液漏斗的三颈烧瓶做反应期，将冷凝管与装有稀碱液吸收装置的洗气瓶相连：反应中为了避免生成过量的HN3，一方面采用稀的HNO3并控制加酸的速度，一方面让二氰二胺稍过量。取132g（1。57mol)C2H4N4,195g(3mol）NaN3和510mL水混合加如反应器.配置45％硝酸420g。将底液温控在80～95℃，反应3。5～6.5h；其间滴加硝酸。冷却至室温，抽滤取渣,水、EtOH洗涤,得产物5—ATZ。文档为个人