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4-氨基-3,7-二硝基-1,2,4-三唑并[5,1-c]1,2,4-三嗪(TTX)合成机理与性能

2021-06-16闫峥峰汪营磊陆婷婷赵宝东葛忠学

含能材料 2021年6期

闫峥峰,汪营磊,2,陆婷婷,赵宝东,陈 斌,葛忠学,2

(1. 西安近代化学研究所,陕西 西安 710065;2. 氟氮化工资源高效开发与利用国家重点实验室,陕西 西安 710065)

1 引言

芳香氮杂稠环含能化合物具有较好的爆轰性能、较低的机械感度和较高的热分解温度,近年来受到国内外含能材料学者的关注和研究[1-5],有望开发出新型高能不敏感含能材料。由于芳香氮杂稠环含能化合物分子结构更加紧密,且具有利于分子堆积的近平面结构,密度较高,有效提高了含能化合物的能量水平;同时,离域化的π 电子显著提高了稠环骨架的稳定性,使之热分解温度更高,机械感度降低。

1,2,4-三唑并[5,1-c]1,2,4-三嗪是典型的芳香氮杂稠环骨架,Davin G P 等[6]和Dheeraj K 等[7]分别于2016 年和2017 年先后报道了一种基于该类芳香氮杂稠环的含能化合物4-氨基-3,7-二硝基-1,2,4-三唑并[5,1-c]1,2,4-三嗪(TTX)。TTX 密度为1.82 g·cm-3,略高于RDX,其爆速为8580 m·s-1,爆压为31.2 GPa,生成焓高达403.5 kJ·mol-1,热分解温度为271.8 ℃。文献[6-7]报道TTX 的撞击感度大于60 J,摩擦感度大于360 N,其机械感度远优于RDX,是一种性能接近RDX 的高能不敏感含能化合物。

TTX 是经由5-氨基-3-硝基-1,2,4-三唑(ANTA)重氮化后,与硝基乙腈钠盐偶合环化合成。其中,偶合中间体的环化过程是合成芳香氮杂稠环的关键步骤,但其环化机理尚不明确。此外,作为一种新型含能化合物,TTX 与传统含能组分的相容性尚不明确,需进一步研究。因此,本研究采用密度泛函理论方法(Density Functional Theory,DFT)研究了偶合中间体的环化芳构化过程,并通过实验对偶合中间体的环化过程进行验证,旨在探究TTX 的环化芳构化机理,为此类唑环并三嗪环的构筑提供理论依据。……

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