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.     

1,1-二氨基-2,2-二硝基乙烯的合成研究进展

1,1-二氨基-2,2-二硝基乙烯（FOX-7）是一种低感度高能量的新型含能材料.现有的1,1-二氨基-2,2-二硝基乙烯的合成包括以2-甲基咪唑、盐酸乙脒与乙二酸二乙酯、2-甲基-4,6-二羟基嘧啶为前体的三条合成路线.使用硫酸/硝酸体系硝化2-甲基-4,6-二羟基嘧啶可得到2-二硝基亚甲基-5,5-二硝基嘧啶-4,6-二酮,然后水解可得到FOX-7,正相硅胶薄层色谱可对该反应进行监测.使用曲拉通X-100/正己烷体系的反相微乳法可制备FOX-7球形纳米晶;FOX-7球形纳米晶具有良好的应用前景,对其合成工艺与路线进行探索和研究具有一定的意义.     

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.     

Cs(DNDZ)的合成、晶体结构和热行为研究

合成了一种新型高能有机铯盐2-(二硝基亚甲基)-1,3-二氮杂环戊烷铯盐[Cs(DNDZ)],并培养出单晶。该晶体属单斜晶系,空间群P21/c,晶胞参数为:a=0.933 6(2)nm,b=0.677 42(14)nm,c=1.387 4(3)nm,β=101.173(2)°,V=0.860 8(3)nm3,Z=4,μ=4.292mm-1,F(000)=576,Dc=2.361 g.cm-3,R1=0.029 1,wR2=0.077 8。用非等温DSC,TG/DTG法研究了Cs(DNDZ)的热行为,第一放热分解反应的放热焓、表观活化能和指前因子分别为-1045 J.g-1,144.2 kJ.mol-1和1013.75s-1。其热爆炸的临界温度为181.48℃。Cs(DNDZ)热稳定性低于DNDZ。     

新型高能有机钾盐K(DNDZ)的晶体结构和热行为研究

合成了一种新型高能有机钾盐2-(二硝基亚甲基)-1,3-二氮杂环戊烷钾盐[K(DNDZ)],并培养出单晶。该晶体属单斜晶系,空间群P2₁/n,晶胞参数为：a=0.506 31(19) nm,b=1.336 2(5) nm,c=1.164 9(4) nm,β=99.860(6)°,V=0.776 5(5) nm³,Z=4,μ=0.674 mm^-1,F(000)=432,D_c=1.815 g·cm^-3。用非等温DSC法研究了K(DNDZ)的热行为,第一放热分解反应的放热焓、表观活化能和指前因子分别为444.75 kJ·mol^-1,152.2 kJ·mol^-1和10^13.92 s^-1。其热爆炸的临界温度为208.63 ℃。     

1,4-二氢-5H-(二硝基亚甲基)-四唑(DNMT)的合成、晶体结构和热行为研究

利用1-氨基-1-肼基-2,2-二硝基乙烯(AHDNE)和亚硝酸钾在酸性水溶液中合成出了高能富氮化合物1,4-二氢- 5H-(二硝基亚甲基)-四唑(DNMT), 并在水溶液中培养出DNMT•2H2O单晶. 该晶体属正交晶系, 空间群为Pnma, 晶胞参数为: a＝10.392(2) Å, b＝15.809(4) Å, c＝5.0640(11) Å, V＝832.0(3) Å3, Dc＝1.629 g•cm－3, μ＝0.163 mm－1, F(000)＝432, Z＝4, R1＝0.0311, wR2＝0.0885. 运用Gaussian 03程序, 在6-311＋＋G**基组水平上, 用HF和B3LYP两种方法对DNMT分子进行了几何全优化和相应的电荷、轨道能量分析. 理论计算和热分析结果表明DNMT呈现较差的热稳定性.     

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.     

2,3,7-三羟基-9-(4,5-二溴-邻硝基)苯基荧光酮与钨(Ⅵ)的显色反应研究

研究了在阳离子表面活性剂溴化十六烷基三甲铵(CTMAB)存在下,2,3,7 三羟基 9 (4,5 二溴 邻硝基)苯基荧光酮(DBONPF)与钨(Ⅵ)的显色反应及光度性能。在0.4mol LH2SO4介质中,试剂与钨(Ⅵ)形成化学计量比为2∶1的红色络合物,其最大吸收峰位于547nm波长处,表观摩尔吸光系数为5.64×105L·mol-1·cm-1,检出限为4.12μg L,钨质量浓度在0～500μg L范围内符合比尔定律,分析方法可用于钢样中微量钨的测定。     

亚甲基烯酮与5-亚甲基-1,3-二噁烷-4,6-二酮反应机理的研究

利用半经验分子轨道理论AM1方法，研究了5-亚甲基-1，3-二噁烷-4，6-二酮与亚甲基烯酮的2，3-位C＝C，3，4-位C＝O和1，2-位C＝O三种双键位置上的环加成反应的反应机理．采用Berny梯度法优化得到反应的过渡态，并进行了振动分析确认．计算结果表明，环加成反应是按照协同的非同步途径进行的，经过一个扭曲的六员环过渡态，前线轨道分析表明反应机理为［4＋2］机理．根据AM1优化得到的产物反应物及过渡态的生成热可知三个反应的活化焓分别为27．07kJ·mol-1，32．41kJ·mol-1和137．96kJ·mol-1，2，3-位C＝C双键上的环加成反应的活化焓最低，这与实验中只观察到2，3－位C＝C双键上环加成产物的结论是一致的．     

2-苯基-4,5-二(4′-氨基苯基)咪唑的合成

以安息香为原料,经过乙酸酐酯化、乙酸铵噁唑环化、混酸硝化、液溴氧化开环合成了4,4′-二硝基苯偶酰(4);4在乙酸铵/冰乙酸体系中环化生成2-苯基-4,5-二(4′-硝基苯基)咪唑酰(5);5在三氯化铁存在下经水合肼还原制得2-苯基-4,5-二(4′-氨基苯基)咪唑,总收率63.2%,其结构经NMR,IR和元素分析表征。     

Synthesis,Crystal Structure and Thermal Behavior of 4,5-Dimethoxy-2-(dinitromethylene)imidazolidine

A new energetic material, 4,5-dimethoxy-2-(dinitromethylene)imidazolidine(DMDNI), was synthesized by the reaction of 4,5-dihydroxyl-2-(dinitromethylene)-imidazolidine(DDNI) and methanol, and structurally characterized by single crystal X-ray diffraction. DMDNI crystallized in triclinic space group P, with crystal data a=0.4324(4) nm, b=1.3599(11) nm, c=1.7503(14) nm, α=77.406(14)°, β=84.494(15)°, γ=87.976(14)°, V=0.9997(14) nm³, Z=4, μ＝0.140 mm^-1, F(000)=488, D_c=1.556 g/cm³, R₁=0.0773 and wR₂=0.1574. Thermal decomposition of DMDNI was studied, and its thermal decomposition process was divided into two stages. The first stage was a mel- ting process and the second stage was an exothermic decomposition process. The enthalpy, apparent activation energy and pre-exponential constant of the exothermic decomposition reaction are -491.5 J/g, 142.3 kJ/mol and 10^14.24 s^-1, respectively. The critical temperature of thermal explosion is 162.47℃. DMDNI has a lower thermal stability than DDNI but it is close to that of 4,5-diacetoxyl-2-(dinitromethylene)-imidazolidine(DADNI).     

FOX-7的合成和反应机理研究

以2-甲基咪唑为原料合成出1,1-二氨基-2,2-二硝基乙烯(FOX-7)并进行了结构表征,从中间体过滤母液中分离出副产物2-甲基-4(5)-硝基咪唑和仲班酸.直接合成的2-甲基-4(5)-硝基咪唑和仲班酸,最佳收率分别为67.3%和63.3%.首次提出了一个较为完整而详细的合成FOX-7的反应机理,硝基重排成亚硝酸酯是反应的关键步骤.FOX-7主要是通过2-甲基咪唑→2-甲基-4(5)-二氢-5-咪唑啉酮→2-(二硝基亚甲基)-5,5-二硝基-4-咪唑烷二酮→2-(二硝基亚甲基)-4,5-咪唑烷二酮→FOX-7步骤形成.论述了各中间体形成的详细过程并进行了证明,应用该机理解释了硝化过程中主产物和副产物的变化规律.     

7-(4,5-二甲基-2-噻唑偶氮)-8-羟基喹啉与镍显色反应的研究和应用

探讨了题示试剂（ＤＭＴＡＱ） 与镍离子的显色反应条件,当ｐＨ ５．５ 时,在ＯＰ存在下,ＤＭＴＡＱ 与镍离子形成红色配合物,最大吸收峰位于５５６ ｎｍ ,表观摩尔吸收系数为１．２×１０５ Ｌ·ｍ ｏｌ－ １·ｃｍ － １。镍量在０～１２ μｇ／２５ ｍ Ｌ范围内符合比耳定律。已用于合金钢中镍的测定。     

2－（5－Br－2－吡啶偶氮－5－二乙氨基）－酚与铑的显色反应的研究及应用

本文研究了２－（－５－Ｂｒ－２吡啶偶氮－５－二乙氨基）－酚与铑（Ⅲ）的显色反应。在ｐＨ为４．０的邻苯二甲酸氢钾缓冲液介质中，Ｒｈ（Ⅲ）与试剂形成稳定的橙红色络合物，其组成比为１：４，最大吸收波长为４９０ｎｍ，表现摩尔吸光系数为１．３×１０￣５Ｌ·ｍｏｌ￣（－１）·ｃｍ￣（－１）。铑含量在０～４μｇ／１０ｍＬ范围内服从比尔定律。     

3-(2-Quinolyl)- and 3-(5-carbethoxyfuryl-2)coumarins

3-(2-Quinolyl)- and 3-(5-carbethoxyfuryl-2)coumarins were prepared by reaction of substituted salicylaldehydes and hetarylacetonitriles. Alkylation and acylation of 3-hetaryl-7-hydroxycoumarins were studied. __________ Translated from Khimiya Prirodnykh Soedinenii, No. 5, pp. 432–434, September–October, 2005.     

新试剂2-(2-苯并噻唑偶氮)-5-氨基苯甲酸的合成及与钯(Ⅱ)的显色反应研究

合成了新试剂2 (2 苯并噻唑偶氮) 5 氨基苯甲酸(BTABA),研究了该试剂与钯(Ⅱ)的显色反应。于pH4.5的乙酸盐缓冲溶液中,形成了配位比为Pd∶BTA BA=1∶2的红褐色配合物,其最大吸收波长为603nm,表观摩尔吸光系数ε为6.56×104L·mol-1·cm-1。钯元素含量在0～25.0μg/25mL范围内服从比耳定律。方法应用于Pd C催化剂样品中钯元素含量的测定,结果令人满意。     

1—（2—羟基—3,5—二硝基苯基）—3—［4—（苯基偶氮）苯基］—三氮烯与汞的显色反

研究了1-（2-羟基-3,5-二硝基苯基）-3-[4（苯基偶氮）苯基]-三氮烯（HDNPAPT）试剂与汞离子的显色反应。在非离子表面活性剂TritonX-100存在下,pH10．3的NH3·H2O-NH4Cl介质中,汞与HDNPAPF形成1：4的红色络合物,表观摩尔吸光系数ε525＝1．63×105·mol-1·cm－1,汞离子浓度在0～0．64mg/L范围内符合比尔定律。方法应用于废水中微量汞的测定。     

1-(4-硝基苯基)-3-(5-溴-吡啶)-三氮烯的合成及其与镍显色反应的研究

三氮烯试剂是测定镉、汞、锌、镍、铜等金属离子的高灵敏显色试剂[1~3],其中含氮杂环的三氮烯试剂的显色效果更佳[4~6]。为改善试剂的分析性能,提高此类试剂的灵敏度和选择性,合成了未见报道的1-(4-硝基苯基)-3-(5-溴-吡啶)-三氮烯(NPBPDT),并对其与镍的显色反应进行了研究。结