1,3,3-三硝基氮杂环丁烷合成研究的现状与进展

叙述近年来国外对新的高能量密度材料１，３，３－三硝基氮杂环丁烷合成研究的情况与进展，介绍了六种新的合成路线并进行了评论。     

2,4,5-三氧-1,3,2,4-二氮二磷杂环戊烷衍生物的合成和结构

本文报道了七个新的2,4,5-三氧-1,3,2,4-二氮二磷杂环戊烷衍生物的制备,产物的结构经IR,~1H和~(31)P NMR,MS以及元素分析证实,并利用~(31)P NMR和GC-MS区分了化合物的顺式和反式异构体。     

2,4,5-三氧-1,3,2,4-二氮二磷杂环戊烷衍生物的合成和结构

本文报道了七个新的2,4,5-三氧-1,3,2,4-二氮二磷杂环戊烷衍生物的制备, 产物的结构经IR, ^1H和^31P NMR, MS以及元素分析证实, 并利用^31P NMR和GC-MS区分了化合物的顺式和反式异构体。     

桥连双-(三氮杂环壬烷)化合物的合成

利用无水碳酸钾作缩合剂,在精制乙腈中使N,N'-二对甲苯磺酰基-1,4,7-三氮杂环壬烷3与双溴甲基化合物4a-4c缩合得到N-对甲苯磺酰基取代的桥连双-(三氮杂环壬烷)5a-5c,经浓硫酸脱去氮原子上的保护基团得到桥连双-(三氮杂环壬烷)6a-6c。化合物5a-5c和6a-6c均经元素分析、IR、^1HNMR、^1^3CNMR、MS等测试手段证实其结构和组成。     

1,3,3-三硝基氮杂环丁烷及其衍生物的热解机理的AM1研究

用ＳＣＦ－ＭＯ－ＡＭ１方法计算研究了１，３，３－三硝基氮杂环丁烷和它的三个衍生物的分子几何构型，电子结构和热解机理，分子中连结偕二硝基的两个Ｃ－Ｎ键级较小，均裂该建所需活化能较低，可能是优先发生的主要热解引发反应，四个标题物均裂该键的活化能和该键的Ｗｉｂｅｒｇ键级之间存在良好的线性关系，线性相关系数为０．９９。     

氮杂环丁烷的合成

氮杂环丁烷类化合物是一类重要的饱和四元含氮杂环化合物,不仅是有机合成中的重要原料、中间体及手性助剂或催化剂,也是氨基酸、生物碱及其天然和合成生物活性或药物活性化合物等分子结构中的重要活性单元。因此,发展氮杂环丁烷结构的合成方法非常重要。本文综述了氮杂环丁烷类化合物合成的发展,着重综述了近十年来该类化合物合成方法的进展,主要包括形成C-N键成环、形成C-C键成环、胺催化的亚胺和丙二烯甲酸酯环加成、亚胺和烯烃的光环加成、缩环扩环重排和氮杂环丁-2-酮（β-内酰胺）还原等方法构建氮杂环丁烷结构的新成果。     

N-乙酰基-3,3-二硝基氮杂环丁烷的合成

多硝基氮杂环丁烷及其衍生物因其四元杂环所具有很高的环张力能,赋予这类化合物优良的爆轰性能,从而成为一类重要的高能量密度材料,其中1,3,3-三硝基氮杂环丁烷(TNAZ)成为最具有应用前景的含能材料之一。N-乙酰基-3,3-二硝基氮杂环丁烷(ADNAZ),为白色或无色晶体,可溶于丙酮,二氯甲烷等有机溶剂。     

有机锗硫杂环戊酮化合物的合成

合成了14个1,1-二氯-1,2-锗硫杂-3-环戊酮等四类新型锗硫杂五元环化合物, 元素分析、红外光谱、氢核磁共振谱以及质谱分析验证了它们的组成及结构。     

3,3-二硝基氮杂环丁烷和1,1''''-亚甲基-双(3,3-二硝基-1-氮杂环丁烷)的合成研究

3,3-二硝基氮杂环丁烷(DNAZ)的含能盐及衍生物是一类重要的高能量密度材料,因此DNAZ的合成和应用受到了密切关注.采用新的合成方法,以1-叔丁基-3,3-二硝基氮杂环丁烷为起始原料,以76.3%的总收率得到了DNAZ,然后以DNAZ为原料,与多聚甲醛反应,得到了1,1'-亚甲基-双(3,3-二硝基-1-氮杂环丁烷)(DNAZ-CH2-DNAZ).用红外和核磁共振光谱等对各化合物的结构进行了表征.     

(4S)-4-羧基杂氮硅三环的合成

利用L-N, N-双(β-羟乙基)丝氨酸及L-N, N-双(β-羟乙基)苏氨酸与三乙氧基硅烷或氯烷基三乙氧基硅烷反应合成了具有手性的(4S)-4-羧基杂氮硅三环(1-5), 并运用IR, 1H NMR, EI-MS等手段表征了结构。证据显示存在着贯穿笼状结构的N→Si配键。     

2,6-二氨基-3,5-二硝基吡嗪-1-氧化物的合成

研究了2,6-二氨基-3,5-二硝基吡嗪-1-氧化物(LLM-105)的合成新方法. 该方法是以2,6-二氯吡嗪和甲醇钠作为起始原料, 经烷氧基化、硝化、胺化、N-氧化四步反应得到LLM-105, 总收率为50%. 用¹H NMR, ¹³C NMR, IR, MS和元素分析对LLM-105及其中间体结构进行了表征.     

3-叠氮-4-氨基呋咱的合成及其晶体结构

以乙二醛和盐酸羟胺为原料,经加成,闭环和氮化反应制备了新型含能化合物3-叠氮-4-氨基呋咱(AAF),其结构经NMR,IR,X-射线单晶衍射仪及元素分析表征。AAF晶体属单斜晶系,P21/c空间群,晶胞参数为:a=0.5329(16)nm,b=1.0722(3)nm,c=0.8492(2)nm,α=90.00°,β=99.03(2)°,γ=90.00°,V=0.5046(2)nm3,Dc=1.660g.cm-3,Z=4,F(000)=256,μ(MoKα)=0.138mm-1。最终偏离因子R1=0.0768,wR2=0.1983。AAF晶体存在分子间氢键。     

氨基呋咱氧化为氨基硝基呋咱的合成研究

研究开发了将氨基呋咱转化为氨基硝基呋咱新的高收率氧化方法. 采用甲烷磺酸为介质, 以过氧化氢、碱或碱土金属和胺为基的氧化物(如钨酸钠或过硫酸铵)混合物的新氧化体系[H2O2/CH3SO3H/Na2WO4或(NH4)2S2O8]代替以硫酸为介质的过氧化氢和过硫酸铵混合物氧化体系, 分别对3,4-二氨基呋咱(DAF)、3,3’-二氨基-4,4’-氧化偶氮呋咱(DAAF)和3,3’-二氨基-4,4’-偶氮呋咱(DAAzF)进行氧化, 以高于65%的产率获得了3-氨基-4-硝基呋咱(ANF)和3-氨基-3’-硝 基-4,4’-氧化偶氮呋咱(ANAF), 并以15%的收率合成得到新化合物3-氨基-3’-硝基-4,4’-偶氮呋咱(ANAzF). 研究表明甲烷磺酸/过氧化氢/碱或碱土金属和胺为基的氧化物混合物是制备同时含有氨基和硝基基团的系列呋咱化合物非常有效的氧化体系.     

2,6-二氨基-3,5-二硝基吡嗪-1-氧化物的合成及其晶体结构

以三氟乙酸为溶剂和催化剂,2,6-二氨基-3,5-二硝基吡嗪与过氧化氢反应制备了2,6-二氨基-3,5-二硝基吡嗪-1-氧化物(LLM-105),其结构经1H NMR,IR,MS,元素分析和四圆单晶X-射线衍射仪表征。LLM-105属单斜晶系,空间群P21/n,晶胞参数:a=0.571 6(3)nm,b=1.593 5(5)nm,c=0.841 2(5)nm,α=90°,β=100.97(4)°,γ=90°,V=0.7522(6)nm3,Dc=1.908 g.cm-3,Z=4,μ=0.175 mm-1,F(000)=440,μ(MoKα)=1.047 mm-1;R1=0.053 2,wR2=0.137 9。LLM-105存在分子内和分子间氢键。     

1,3,3-三硝基氮杂环丁烷在乙酸乙酯和N,N-二甲基甲酰胺中的溶解行为

在常压、298.15 K条件下, 用RD496-2000微热量仪分别测量了1,3,3-三硝基氮杂环丁烷(TNAZ)在乙酸乙酯(EA)和N,N-二甲基甲酰胺(DMF)中的溶解焓. 得到了TNAZ在不同溶剂中的微分溶解热和积分溶解热. 建立了热量与溶质的量之间的关系式. 对TNAZ, 得到了在乙酸乙酯中描述溶解过程的动力学方程为dα/dt=10-7.26(1-α)0.88; 在N,N-二甲基甲酰胺中, 描述溶解过程的动力学方程为dα/dt=10-7.21(1-α)0.66.     

3-氨基-4-硝基呋咱和3,3’-二硝基-4,4’-偶氮呋咱的合成研究

3-氨基-4-硝基呋咱(ANF)及其衍生物是一类重要的含能材料. ANF的制备首先以乙二醛、盐酸羟胺和氢氧化钠为原料, 经过两步反应制得3,4-二氨基呋咱(DAF), 采用新的氧化体系过氧化氢/甲烷磺酸/钨酸钠混合物(H2O2/CH3SO3H/ Na2WO4)代替原氧化体系过氧化氢/硫酸/过硫酸铵混合物[H2O2/H2SO4/(NH4)2S2O8]氧化DAF以67%的产率获得了ANF. 然后在单电子氧化体系高锰酸钾/盐酸混合物作用下ANF发生氧化反应以54.7%的产率得到3,3’-二硝基- 4,4’-偶氮呋咱(DNAzF). 研究表明过氧化氢/甲烷磺酸/钨酸钠混合物是制备氨基硝基单/多呋咱非常有效的氧化体系.     

高能量密度材料1,3,3-三硝基氮杂环丁烷研究进展

介绍了新型高能量密度材料1，3，3－三硝基氮杂环丁烷（TNAZ）的合成，物理性能，爆轰性能，安全性，热分解机理及其应用研究的进展， 并对其应用前景进行了展望。     

3,4-二氨基呋咱基氧化呋咱的合成及其晶体结构

通过3-氨基-4-氯肟基呋咱在稀碱作用下发生脱HC l,1,3-偶极反应制备了新型呋咱(氧化呋咱)类含能化合物3,4-二氨基呋咱基氧化呋咱(DAFF),产率70%。其结构经NMR,IR,四圆单晶X-射线衍射仪和元素分析表征。DAFF晶体属单斜晶系,空间群P21/c,a=0.8255(3)nm,b=0.9731(3)nm,c=1.1958(4)nm,β=91.93(3)°,Z=4,Dc=1.745 g.cm-3。DAFF分子不共面,三个环面扭曲。晶体中存在分子内和分子间氢键。     

一种合成2-硝亚胺基-5-硝基-六氢化-1,3,5-三嗪(NNHT)的新方法

主要研究了合成2-硝亚胺基-5-硝基-六氢化-1,3,5一三嗪(NNHT)的新方法.该方法以硝基胍、乌洛托品、浓盐酸为原料,第一步通过成环反应生成中间产物NIHT·HCI,第二步通过硝化中间产物生成目标产物NNHT;中间产物的收率可达到78.3%,目标产物的总收率可达到64.3%以上.同时对影响反应的各种因素进行了分析讨论,如反应温度、反应时间、硝化条件等.利用傅立叶变换红外光%(FT-IR),氢核磁(1H NMR)、碳核磁(13C NMR)、高效液相色谱(HPLC)、元素分析等方法对目标产物进行了表征,确定为目标产物.