1-氨基-1-肼基-2,2-二硝基乙烯(AHDNE)的合成、 晶体结构和理论计算

利用1,1-二氨基-2,2-二硝基乙烯(FOX-7)和水合肼在水体系中合成了1-氨基-1-肼基-2,2-二硝基乙烯(AHDNE), 并在甲醇溶液中培养出可用于X射线衍射的单晶. 晶体属正交晶系, 空间群为Pnma, 晶胞参数为: a＝0.6283(4) nm, b＝0.7713(5) nm, c＝1.2280(8) nm, a＝b＝g＝90°, V＝0.5950(7) nm3, Dc＝1.821 g/cm3, μ＝0.171 mm－1, F(000)＝336, Z＝4, R1＝0.0489, wR2＝0.1456. 选取标题化合物的一个结构单元作为初始模型, 运用Gaussian 03程序, 在6-311＋G(d)的基组水平上, 用HF, MP2以及B3LYP三种计算方法对标题化合物进行了几何全优化, 并对其成键情况及自然键轨道(NBO)进行了分析.     

1,1-二(2,4,6-三硝基苯甲酰胺基)-2,2-硝基乙烯的合成

以1,1-二氨基-2,2-二硝基乙烯(FOX-7)和2,4,6-三硝基苯甲酰氯(TNBC)为原料反应合成得到了1,1-二(2,4,6-三硝基苯甲酰胺基)-2,2-二硝基乙烯,并通过单因素试验和正交试验方法,分别探讨了反应介质、缚酸剂、反应温度和反应时间等对产物产率的影响,得到适宜的工艺条件为:FOX-7与TNBC物质的量的比1∶2.4,以四氢呋喃(THF)为反应介质,N,N-二甲基甲酰胺(DMF)为缚酸剂,反应温度0℃,反应时间48 h,产率可达94％.采用紫外可见光谱(UV-Vis)、核磁共振氢谱(1H NMR)、核磁共振碳谱(13C NMR)、红外光谱(FT-IR)、质谱(MS)及元素分析等对产物的结构进行了表征.利用差热分析仪对产物热稳定性进行了研究,结果表明,产物在空气中分解峰值温度为167℃,理论计算爆速为7.434km· s-1,爆压为23.67 GPa.     

1-氨基-1-肼基-2,2-二硝基乙烯（AHDNE）的非等温分解动力学，比热容和绝热至爆时间研究

利用DSC和TG/DTG法研究了1-氨基-1-肼基-2,2-二硝基乙烯（AHDNE）热分解行为及分解动力学,第一热分解过程的动力学方程为： ,其热爆炸临界温度为98.16 ºC。同时,利用微量热法测定了AHDNE的比热容,298.15K时的标准摩尔比热容为211.86 J•mol-1•K-1。计算得到了AHDNE的绝热至爆时间为59.21 s。AHDNE是不稳定的,其热稳定性远低于母体化合物FOX-7。     

1,1-二氨基-2,2-二硝基乙烯的合成和表征

三氨基三硝基苯(1,3,5-triamino-2,4,6-trinitrobenzene,TATB)非常钝感,已得到广泛应用,但其爆轰能量太低,只相当于奥克托今(1,3．5．7-tetranitro-1,3,5,7-tetrazacyclooctane,HMX)的65％,影响武器的小型化,因此,有必要研究开发新的能量更高的低(钝)感炸药。1,1-二氨基．2,2-二硝基     

1,1-二氨基-2,2-二硝基乙烯的比热容、热力学性质及绝热至爆时间研究

应用Micro-DSCⅢ微热量仪的两种连续比热容测定模式对1,1-二氨基-2,2-二硝基乙烯(FOX-7)比热容进行了测定. 得到298.15 K时FOX-7的标准摩尔比热容分别为176.56和176.02 J•mol^－1•K^－1, 相对偏差为0.31%. 运用Gaussian 03W程序的DFT-RB3LYP/6-311＋＋G**方法对FOX-7在283～353 K温度范围内进行了比热容理论计算, 结果为147.11～170.54 J•mol^－1•K^－1, 与Micro-DSCⅢ微热量仪测定值偏差在13.27%～15.46%之间. 用测得的比热容方程计算了298.15 K为基础的FOX-7的热力学函数并得到了绝热至爆时间.     

1,1-二氨基-2,2-二硝基乙烯的合成与性能研究

以2-甲基嘧啶-4,6-二酮为原料, 通过硝化和水解过程合成出FOX-7 (1,1-二氨基-2,2-二硝基乙烯), 经IR, MS, NMR和元素分析鉴定了其结构, 并对影响得率的主要因素进行了简要分析. 重结晶提纯后培养合成产物的单晶, 用四圆衍射仪对其进行了结构解析, 得到了合成产物的晶体学数据. 测试了FOX-7的电火花感度和落锤感度, 并同RDX (1,3,5-三硝基-1,3,5-三氮杂环己烷)、HMX(环四甲撑四硝胺)以及TATB(三氨基三硝基苯)进行了对比, 结果表明FOX-7的感度要低于RDX, 但较TATB差. 同时对原始样品和重结晶FOX-7的外观形貌和热性质进行了测试, 并对变化情况进行了说明, 发现FOX-7的外观形貌和热性质可以进一步改善和优化.     

G(FOX-7)的合成、晶体结构及量子化学研究

用1,1-二氨基-2,2-二硝基乙烯（FOX-7）和盐酸胍在KOH水溶液中合成了[HN=C(NH₂)₂]⁺(FOX-7)^---G(FOX-7),并培养出淡黄色单晶。化合物属正交晶系,空间群为P-bca,晶体结构参数为: a=1.0428(3)nm, b=0.73099(18)nm,c=2.2253(5)nm,V=1.6963(7) nm³,D_c=1.542 g/cm³,μ＝0.333 mm^-1,F(000)=864, Z=8。在分析分子晶体结构的基础上,采用B3LYP、HF和MP2三种方法在6-31+G(d)基组水平上对标题化合物进行几何全优化,并对其成键情况、原子电荷分布、分子轨道能量进行了分析。     

2-取代-5,5-二硝基嘧啶-4,6-二酮的合成和反应

研究了2-取代嘧啶-4,6-二酮的硝化反应, 产物为2-取代-5,5-二硝基嘧啶-4,6-二酮(3), 收率＞80%, 3与亲核试剂反应形成开环产物. 2-位取代基为烷基时, 嘧啶环5-位和侧链的α-位都发生反应, 当取代基为甲基时, 硝化产物为2-(二硝基亚甲基)-5,5-二硝基嘧啶-4,6-二酮(1), 1的水解产物为1,1-二氨基-2,2-硝基乙烯 (FOX-7) 和二硝基甲烷(2). 2-位取代基为羟基时, 硝化产物为5,5-二硝基巴比妥酸(7b), 7b水解可制得偕二硝基乙酰基脲(9b), 9b与KOH作用生成偕二硝基乙酰基脲钾盐(10b)和二硝基甲烷钾盐(11). 2-位取代基为氨基时, 硝化开环生成偕二硝基乙酰基胍(9a), 9a与KOH作用生成偕二硝基乙酰基胍钾盐(10a)和11. 当2-位无取代基时, 硝化产物无法分离, 结构推测为7c. 考察了亲核试剂对FOX-7收率的影响并对FOX-7的三种合成方法进行了评价, 对反应机理进行了探讨.     

2-(二硝基亚甲基)-4,5-咪唑烷二酮与甲醇的反应研究

以2-甲基咪唑为原料合成2-(二硝基亚甲基)-4,5-咪唑烷二酮(1), 收率为33.9% (16.8%文献值), 首次采用低碳液态醇实现1的开环反应, 产物为FOX-7. 对反应条件进行了优化, 对比了甲醇、甲酸、氨水三种亲核试剂的开环效果, 开环试剂为甲醇时, FOX-7收率为94.6%, 高于文献值(87.4%). 研究了1的络合性能, 合成了1的甲醇加合物2并进行了结构表征. 对开环反应机理和乙二酰脲的形成机理进行了探讨.     

二氨基二硝基乙烯结构和性质的理论研究

对三种二氨基二硝基乙烯同分异构体进行了HF/6-31G^*^*水平、DFT-B3LYP/6-31G^*^*水平的几何全优化以及MP2/6-31G^*^*//HF-6-31G^*^*水平的总能量计算。结果表明,1,1-二氨基-2,2-二硝基乙烯(Ⅰ)总能量比顺式(Ⅱ)和反式(Ⅲ)1,2-二氨基-1,2-二硝基乙烯的总能量低,即热力学稳定性次序为Ⅰ>Ⅲ>Ⅱ。分子的共轭性和分子内氢键的强度次序为Ⅰ≈Ⅲ>Ⅱ,前沿轨道能级差次序为Ⅰ>Ⅱ>Ⅲ,也均表明(Ⅰ)最稳定。此外还计算研究了标题物的红外光谱;化合物Ⅰ的理论计算与实验值良好相符。在此基础上计算研究了标题物的热力学性质。     

Synthesis and characterization of a new cadmium complex based on 1,1-diamino-2,2-dinitroethylene

A new cadmium complex of 1,1-diamino-2,2-dinitroethylene (FOX-7) was synthesized and structurally determined. Central Cd²⁺ is coordinated by six nitrogens from four NH₃ molecules and two FOX-7^? anions to form an octahedral structure. The thermal decomposition of Cd(NH₃)₄(FOX-7)₂ was studied with differential scanning calorimeter and TG–DTG methods. The apparent activation energy and pre-exponential constant of the exothermic process are 220.6 kJ M^?1 and 10^17.86 s^?1, respectively. Cd(NH₃)₄(FOX-7)₂ is sensitive.     

K(FOX-7)·H_2O的合成、晶体结构和热行为

利用1,1-二氨基-2,2-二硝基乙烯(FOX-7)和KOH在甲醇水体系中合成了一种新型有机钾盐,并培养出K(FOX-7)·H2O单晶.该晶体属三斜晶系,P1空间群,晶胞参数:a=0.7493(2)nm,b=0.9767(3)nm,c=2.0035(5)nm,α=90.017(4)°,β=97.129(4)°,γ=90.019(4)°,V=1.4548(7)nm3,Dc=1.865g/cm3,μ=0.724mm-1,F(000)=832,Z=8,R1=0.0523,wR2=0.1082.K(FOX-7)·H2O的热分解行为可分为一个脱水和两个放热分解过程,且第一放热分解反应的表观活化能和指前因子分别为135.9kJ/mol和1012.17s-1.热爆炸的临界温度为212.02℃.同时,利用微量热法测定了K(FOX-7)·H2O的比热容,298.15K时的摩尔热容为210.88J·mol-1·K-1.用测得的比热容方程计算了298.15K为基础的FOX-7的热力学函数,并得到了绝热至爆时间为15.7～16.8s之间的某一值.     

联二萘胺及其苯甲酰衍生物的制备和手性拆分

合成了 1,1′ -联 - 2 -萘胺和 1,1′ -联 - 2 -萘胺双苯甲酰胺 .用红外光谱对产物结构进行了表征 .用高效液相色谱手性固定相法拆分了产物的对映异构体 ,考察了流动相组成对手性拆分的影响     

Structural Characterization and Thermal Behavior of 1-Amino-1-methylamino-2,2-dinitroethylene

A novel high energetic material, 1‐amino‐1‐methylamino‐2,2‐dinitroethylene (AMFOX‐7), was synthesized through 1,1‐diamino‐2,2‐dinitroethylene (FOX‐7) reacting with methylamine in N‐methyl pyrrolidone (NMP) at 80.0°C, and its structure was determined by single crystal X‐ray diffraction. The crystal is monoclinic, space group P2₁/m with crystal parameters of a=6.361(3) Å, b=7.462(4) Å, c=6.788(3) Å, β=107.367(9)°, V=307.5(3) ų, Z=2, µ=0.160 mm^?1, F(000)=168, D_c=1.751 g·cm^?3, R₁=0.0463 and wR₂=0.1102. Thermal decomposition of AMFOX‐7 was studied, and the enthalpy, apparent activation energy and pre‐exponential constant of the exothermic decomposition reaction are 303.0 kJ·mol^?1, 230.7 kJ·mol^?1 and 10^21.03 s^?1, respectively. The critical temperature of thermal explosion is 245.3°C. AMFOX‐7 has higher thermal stability than FOX‐7.     

Non-isothermal Decomposition Kinetics of [Cu（en）2H2O] （FOX-7）2·H2O

The thermal behavior and non-isothermal decomposition kinetics of [Cu（en）2H2O]（FOX-7）2·H2O （en=ethylenediamine） were studied with DSC and TG-DTG methods.The kinetic equation of the exothermal process is dα/dt=（10^17.92/β）4α^3/4exp（-1.688×10^5/RT）.The self-accelerating decomposition temperature and critical temperature of the thermal explosion are 163.3 and 174.8 ℃,respectively.The specific heat capacity of [Cu（en）2H2O]（FOX-7）2·H2O was determined with a micro-DSC method,with a molar heat capacity of 661.6 J·mol^-1·K^-1 at 25 ℃.Adiabatic time-to-explosion was also estimated as 23.2 s.[Cu（en）2H2O]（FOX-7）2·H2O is less sensitive.