1.2 三硝基苯基类高氮含能化合物的研究进展

1.2.1 三硝基苯基类含能化合物的现状

含三硝基苯基(苦基)结构的含能化合物的研究工作历史悠久[5-6]。例如，如图1.2所示，图中例举的耐热炸药2,6-二苦氨基-3,5-二硝基吡啶(PYX)[7]和2,4,6-三苦氨基-1,3,5-三嗪(TPM)[8]即为其中的集中代表。其中2,6-二苦氨基-3,5-二硝基吡啶的爆速高达7448m·s-1、爆压为24.2 GPa，是目前耐热性质最好的单质炸药。随后，基于多氮杂环母体的化合物如呋咱[9]、三唑[10-11]、四唑[12]等的三硝基苯基含能化合物也陆续被研究和报道。当这些氮杂环母体化合物引入三硝基苯基后，杂环和能量基团发挥了巨大的作用，含能衍生物的各方面性质有了明显提高。其中综合性能比较好的当属三唑类苦基衍生物3-苦氨基-1,2,4-三唑(PATO)，是一种良好的耐热炸药，其密度为1.94 g·cm-3，是一种高密度材料，同时热分解温度为310 oC。这些三硝基苯基含能衍生物的合成大都是以2,4,6-三硝基苯基氯或2,4,6三硝基苯基氟为原料，是因为此类化合物分子中的卤素原子很活泼，易于被其他基团取代，发生亲核取代反应而生成含苦基的含能化合物。此外三硝基苯基具有是较强的吸电基团，使与之相连的羟基、氨基等亲电基团，易于脱去氢离子形成阴离子 [13-14]。

图1.2 典型的三硝基苯基含能衍生物

此外三硝基苯基具有较强的吸电子诱导能力，使与之相连的羟基、氨基具有一定的酸性，导致其易于脱去质子形成阴离子。

1.2.2  三硝基苯基类含能化合物的应用前景

三硝基苯类类化合物包含度广泛，胍类，呋咱类，唑类等以三硝基苯基为基底的化合物都是极具前景的含能化合物。在分析此类新型含能化合物的过程中，更多的是采用对结构性质的表征手段。其对比传统化合物的优异性能便很容易就被得出。例如（2,4,6-三硝基苯基）胍，对于其热能和能量及性质也有如下研究，（2,4,6-三硝基苯基）胍与不同酸（如硝酸，苦味，高氯酸和盐酸）的反应导致（2,4,6-三硝基苯基）胍的质子化和相应的盐的形成（阳离子：阴离子比1：1）。反应在室温下在H2O或EtOH中进行，并产生具有能量的性纯的产物，这种产物的性质二次爆炸物的典型特征。使用多核NMR光谱，IR和拉曼光谱以及质谱鉴定化合物。进行单晶X射线衍射研究，测定四种不同盐在低温下的结构，使用DSC测量热稳定性，使用BAM滴锤和摩擦试验确定敏感度，通过基于CBS-4M焓的雾化法计算形成热量，使用这些参考值通过X射线计算比重密度，使用EXPLO5代码计算爆炸压力，速度，能量和温度等几个爆炸参数。这是分析含能化合物作为含能材料进行参考的重要手段。这些新的能量化合物的特征在于其结构方面，热行为和爆炸性能。通过使用实验和理论方法，实验热稳定性和对冲击和摩擦的敏感性以及爆轰特性表明，这些新化合物具有作为高能材料的潜在应用。

同时某些三硝基苯基类含能化合物也能与TNT形成低共熔物,可以配成熔点和能量要求不同下的液相载体,为熔铸炸药的发展开辟了新领域[15]。

1.3 本文选题思路和研究内容

1.3.1 选题思路

综上所述，三硝基苯基类高氮化合物的含能衍生物研究工作已取得一定进展，但是仍有很大的研究空间。基于三硝基苯基类高氮含能化合物的合成研究是本课题的研究目标。将能量基团利用适当方法引入到高氮化合物骨架是设计基于硝基苯基类新型高氮含能化合物的重要方法。三硝基苯基是一类经典的能量基团，其结构具有芳香性，这种性质可以改善其含能衍生物的热稳定性，因而它常被用于耐热炸药领域。它被引入到高氮量骨架后，还可以弥补高氮量化合物密度低的不足，提高所得含能衍生物的密度及其爆轰性能。 三硝基苯基类高氮含能化合物的合成研究(3):http://www.chuibin.com/huaxue/lunwen_206067.html