3-叠氮基-4-酰氯肟基呋咱的合成及其热稳定性

以3-氨基-4-酰氨肟基呋咱为原料,经重氮化和叠氮化反应合成了新化合物3-叠氮基-4-酰氯肟基呋咱(3),总收率67％.其结构经1H NMR,13C NMR,15N NMR,IR及元素分析表征.热失重法研究结果表明,3具有良好的热稳定性.     

硝基胍标准物质的制备及其均匀性和稳定性研究

以工业品硝基胍为基体,经热过滤、重结晶、低沸点溶剂煮洗、真空干燥、平衡水分等步骤,制备了硝基胍标准物质。采用高效液相色谱法测试了主体成分含量,对制备的标准物质进行了均匀性初检,并采用方差分析法进行均匀性、稳定性评价。实验结果表明,硝基胍标准物质纯度为99.89%,均匀性良好,稳定性在1年以上,已达到标准物质的技术指标要求。     

N-脒基脲二硝酰胺盐晶体形貌的分子动力学研究

采用分子动力学方法,在正侧(NVT)系综下研究了N-脒基脲二硝酰胺盐(FOX-12)在溶剂中的晶体形貌.通过构建溶剂分子层-晶面的界面吸附模型模拟其动力学平衡构型,计算溶剂与晶体表面间的结合能,进而对真空附着能进行修正并获得溶剂条件下的晶貌.使用自然冷却法在水和水/甲醇中培养FOX-12晶体并利用扫描电子显微镜进行了表征.结果表明,在真空条件下决定FOX-12晶貌的6个重要晶面为(110),(200),(201),(011),(002)和(111);FOX-12在水溶液条件下的主要晶面为(110)和(011),在水/甲醇溶液条件下的主要晶面为(200)和(011),预测的晶体形貌与实验结果相吻合.对水分子和FOX-12的(110)面间的径向分布函数进行了计算,分析了水分子和晶面间的分子间作用力.     

1,3,5-三硝基-六氢化-1,3,5-三嗪-2(1H)-酮(Keto-RDX)新法合成、晶体结构和热性能研究

研究了1,3,5-三硝基-六氢化-1,3,5-三嗪-2(1H)-酮(Keto-RDX)的合成新方法,以乌洛托品和硝基胍为原料,通过Mannich反应得到2-硝亚胺基-六氢化-1,3,5-三嗪盐酸盐(NIHT·HCl),用HNO3/AC2O硝化可得Keto-RDX,并采用核磁共振、红外、质谱以及元素分析等进行了结构表征.培养了Keto-RDX单晶,晶体结构解析表明:晶体属于正交晶系,空间群Pnma,晶胞参数a=1.0057(17)nm,b=1.3483(2)nm,c=0.5982(10)nm,V=0.8112(2)nm3,Z=4,Dc=1.933 g/cm3,μ=0.188 mm-1,F(000)=480.差示扫描量热(DSC)法和热失重(TG/DTG)法分析表明,Keto-RDX分解峰温为211.4℃(DSC),在185.00～202.79℃为固相分解阶段,峰温为198.61℃,质量损失为21.45%,在202.79～230.00℃为液相分解阶段,质量损失为77.83%,峰温为213.78℃,热稳定性较RDX差.     

3,4-双（4＇-硝基呋咱-3＇-基）氧化呋咱合成、表征与性能研究

采用丙二腈为原料,经亚硝化、重排、肟化、脱水环化、分子间缩合环化以及氧化等反应合成含能化合物3,4-双（4＇-硝基呋咱-3＇-基）氧化呋咱（DNTF）,总收率为43%,并采用红外光谱、核磁共振光谱、INADEQUATE谱、质谱和元素分析等进行了结构表征.开展了DNTF物化与爆轰性能研究,其密度1.937 g/cm3,熔点109～110℃,爆速8930 m/s（ρ=1.870 g/cm3）,摩擦感度44%～60%（90°摆角）,撞击感度80%～96%（10 kg,25 cm）,特性落高H50为38.9 cm（5 kg）,爆发点315～340℃,爆热5789 J/g（ρ=1.83 g/cm3）,威力168.4%TNT当量,真空安定性（5 g样品,100℃,40 h）放气量1.09 mL.采用DSC法和TG-DTG法测定了DNTF的热稳定性,利用真空安定法研究了DNTF同1,3,5-三硝基-1,3,5-三氮杂环己烷（RDX）,1,3,5,7-四硝基-1,3,5,7-四氮杂环辛烷（HMX）,2,4,6-三硝基甲苯（TNT）及推进剂含能组分的相容性,结果表明：DNTF具有较好的热稳定性,其分解温度为253.56℃;良好的相容性,可与常用含能材料（RDX,HMX,TNT）相容.DNTF能量较高、熔点较低、机械感度适中,安定性好,可作为新一代熔铸混合炸药的液相载体.     

3,4-双(4'-叠氮基呋咱-3'-基)氧化呋咱合成、表征与晶体结构研究

自行设计了3,4-双(4'-叠氮基呋咱-3'-基)氧化呋咱(DAZTF)的分子结构与合成方法,采用3-氨基呋咱-4-酰氯肟为原料,经重氮化、叠氮化、分子间缩合环化等反应合成目标化合物DAZTF,总收率为81%,并采用红外光谱、核磁共振光谱、质谱以及元素分析等进行了结构表征;首次培养了DAZTF单晶,X射线单晶衍射结果表明:DAZTF晶体属于单斜晶系,P2(1)/n空间群,a=1.1620(6)nm,b=0.6977(4)nm,c=1.4446(8)nm,α=90o,β=98.331(9)o,γ=90o,V=1.1589(11)nm3,Z=4,Dc=1.743g/cm3,μ=0.150mm-1,F(000)=608;同时,开展了DAZTF部分性能研究,其熔点50～52℃,分解温度204.20℃,摩擦感度86%～100%(90°摆角),撞击感度86%～100%(10kg,25cm).     

4-甲基-5-硝基-1,2,3-连三唑的合成

以丙二酸二乙酯为原料,经水解、硝化得到关键中间体偕二硝基乙酸乙酯(2);2与乙醛、叠氮化钠缩合环化得到4-甲基-5-硝基-1,2,3-连三唑(3)。3的结构经NMR,IR和元素分析表征。初步探讨了硝化反应的反应历程,并对制备2的合成进行了工艺改进,发现以NaNO2-98%HNO3为硝化试剂的新方法,2的收率达62.1%,纯度93.1%。     

7H-三呋咱并[3,4-b:3',4'-f:3'',4''-d]氮杂环庚三烯及衍生物的合成与表征

以3,4-双(3'-氨基呋咱-4'-基)呋咱(BATF)为原料,经Caro’s acid氧化制备了3,4-双(3'-硝基呋咱-4'-基)呋咱(BNTF),收率为93%;基于BNTF分子中的NO2反应性,与水合肼、氨水等发生亲核取代、环化反应,合成了含能化合物7H-三呋咱并[3,4-b:3',4'-f:3',4'-d]氮杂环庚三烯(HTFAZ)和7-氨基-三呋咱并[3,4-b:3',4'-f:3',4'-d]氮杂环庚三烯(ATFAZ).在硝酸-醋酐体系中氧化HTFAZ得到新化合物7,7'-二(呋咱[3,4-b:3,4'-d:3',4'-f]氮杂环庚三烯)(BTFZ),采用红外光谱、核磁共振、元素分析和质谱等进行了结构表征.培养了HTFAZ单晶,X射线单晶衍射分析表明:HTFAZ晶体结构属单斜晶系,空间群为P2(1)/n,a=0.7252(15)nm,b=0.6458(14)nm,c=1.6814(4)nm,V=0.7781(3)nm3,Z=4,Dc=1.871 g·cm-3,F(000)=440,R1=0.0353,w R2=0.0895.开展了HTFAZ,ATFAZ和BTFZ的物化、爆轰性能和热性能研究,其中HTFAZ密度1.871 g·cm―3、生成焓733.7kJ·mol-1、熔点193.1℃、分解点345.1℃、爆速8416.5 m·s-1、爆压为32.9GPa;ATFAZ密度1.788 g·cm-3、生成焓831.2kJ·mol-1、熔点204~207℃、分解点323.7℃、爆速8300 m·s-1、爆压为30 GPa;BTFZ密度1.862 g·cm-3、生成焓1752.4kJ·mol-1、分解点280.2℃、爆速7924.5 m·s-1、爆压为28.42 GPa.     

1,5-二硝基-2,4-二硝亚胺基-六氢化-1,3,5-三嗪的合成与表征

以硝基胍和甲醛为原料,在盐酸中反应得到亚甲基二硝基胍,经HNO₃/Ac₂O硝化得到1,5-二硝基-2,4-二硝亚胺基-六氢化-1,3,5-三嗪,产率为71.4%,并采用核磁共振光谱、红外光谱、质谱以及元素分析等进行了结构表征,研究了硝化剂、反应温度和反应时间等条件对硝化反应的影响。     

Electron States in Parallel Double Quantum Dots with a Tunable Inter-Dot Coupling

We study the electron states on lateral double quantum dots coupled in parallel. The charge stability diagrams are given in terms of the gate voltages of both dots. We discover that the two electron states translate from separated states to coupled states continuously by increasing the inter-dot coupling strength. Our results demonstrate that the parallel-quantum-dot tunability bodes well for future quantum computing applications.