几种吡啶类含能化合物的合成及性能研究

摘要

硝基吡啶类含能化合物，因其氮杂环和多个硝基的存在，往往具有较高的含氮量和生成焓，且感度较低、热安定性良好，在高能钝感炸药及钝感推进剂领域中有着良好的应用前景。
　　本文设计并合成了几种新型吡啶类含能化合物，并对合成的含能化合物进行了初步件能研究。
　　(1)分别以2-氯-4-氨基吡啶、2-氨基-3-硝基-6-氯吡啶为原料通过硝化反应制备了2-氯-4氨基-3，5-二硝基吡啶和2-氨基-6-氯-3，5-二硝基吡啶两种含氯中间体，然后与5-氮基四唑在碱性条件下发生缩合反应合成出新型的(5-氨基-四唑-1-基)取代的吡啶类含能衍生物2-(5-氨基-四唑-1-基)-4-氨基-3，5-二硝基吡啶及6-(5-氨基-四唑-1-基)-2-氨基-3，5-二硝基吡啶，并对其爆轰性能和热性能进行了初步研究。
　　(2)分别以2-氨基-6-氯-3，5-二硝基吡啶、2，6-二氯-3-硝基吡啶为原料，在碱性条件下与4-硝基咪唑发生缩合反应合成出新型含能化合物6-(4-硝基-咪唑-1-基)-2-氨基-3，5-二硝基吡啶及含能中间体6-氯-3-硝基-2-（4-硝基-咪唑-1-基）-吡啶。通过2-氨基-6-氯-3，5-二硝基吡啶的自身缩合反应得到双吡啶含能化合物N2-(6，8-二硝基四唑基[1，5-a]吡啶基)-2，6-二氨基-3，5-二硝基吡啶。初步研究了6-(4-硝基-咪唑-1-基)-2-氨基-3，5-二硝基吡啶的爆轰性能及热分解性能，研究了N2-(6，8-二硝基四唑基[1，5-a]吡啶基)-2，6-二氨基-3，5-二硝基吡啶的热分解。
　　(3)以2，6-二氯吡啶为原料通过硝化、氨化、还原、环合、甲氨化等反应合成出一种吡啶并环脲硝胺中间体5-甲氨基-6-硝基-二氢-咪唑[4，5-b]吡啶-2-酮。研究了不同反应条件对硝化、还原、环合等反应收率的影响。
　　运用1H NMR、13C NMR、IR、MS等分析测试手段对以上所合成化合物进行了结构表征。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 炸药概述

1．1．1 炸药的概念、分类及用途

1．1．2 炸药的发展历程

1．2 吡啶类炸药研究进展

1．2．1 吡啶的性质及硝化选择性

1．2．2 吡啶类炸药合成方法概述

1．2．3 吡啶类炸药的性能及应用概述

1．3 本论文选题依据和意义

1．4 本课题主要研究内容

2 (5-氨基-四唑-1-基)取代的吡啶类含能衍生物的合成及性能

2．1 引言

2．2 仪器与试剂

2．3 合成路线及实验原理

2．3．1 合成路线

2．3．2 实验原理

2．4 合成实验

2．4．1 2-氯-4-氨基-3,5-二硝基吡啶的合成

2．4．2 2-(5-氨基-四唑-1-基)-4-氨基-3,5-二硝基吡啶(1)的合成

2．4．3 2-氨基-3,5-二硝基-6-氯吡啶的合成

2．4．4 6-(5-氨基-四唑-1-基)-2-氨基-3,5-二硝基吡啶(2)的合成

2．5 结果与讨论

2．5．1 2-(5-氨基-四唑-1-基)-4-氨基-3,5-二硝基吡啶(1)的合成

2．5．2 6-(5-氨基-四唑-1-基)-2-氨基-3,5-二硝基吡啶(2)的合成

2．5．3 两种目标产物的性能研究

2．6 本章小结

3 (4-硝基-咪唑-1-基)取代的吡啶类含能衍生物的合成

3．1 引言

3．2 实验仪器和试剂

3．3 合成路线及实验原理

3．4 合成实验

3．4．1 6-(4-硝基-咪唑-1-基)-2-氨基-3,5-二硝基吡啶(4)的合成

3．4．2 3-硝基-2-(4-硝基-咪唑-1-基)-吡啶(6)的合成

3．4．3 6-氯-3-硝基-2-(4-硝基-咪唑-1-基)-吡啶(5)的合成

3．4．4 5-叠氮基-6-硝基四唑基[1,5-a]吡啶(8)的合成

3．4．5 N2-(6-氯-3,5-二硝基吡啶-2-基)-2,6-二氨基-3,5-二硝基吡啶(10)的合成

3．4．6 N2-(6,8-二硝基四唑基[1,5-a]吡啶-5-基)-2,6-二氨基-3,5-二硝基吡啶(12)的合成

3．5 实验结果与讨论

3．5．1 6-(4-硝基-咪唑-1-基)-2-氨基-3,5-二硝基吡啶(4)的合成

3．5．2 3-硝基-2-(4-硝基-咪唑-1-基)-吡啶(6)的合成

3．5．3 6-氯-3-硝基-2-(4-硝基-咪唑-1-基)-吡啶(5)的合成

3．5．4 6-氯-3-硝基-2-(4-硝基-咪唑-1-基)-吡啶(5)与5-叠氮基-6-硝基四唑基[1,5-a]吡啶(8)的合成

3．5．5 两个双吡啶化合物的合成及结构特点

3．5．6 爆轰性能及热分解研究

3．6 本章小结

4 5-氯-6-硝基-1,3-二氢-咪唑[4,5-b]吡啶-2-酮及其衍生物的合成

4．1 引言

4．2 实验仪器与试剂

4．3 合成路线

4．4 合成实验

4．4．1 2,6-二氯-3硝基吡啶的合成

4．4．2 2-氨基-3-硝基-6-氯吡啶的合成

4．4．3 2,3-二氨基-6-氯吡啶的合成

4．4．4 5-氯-1,3-二氢-咪唑[4,5-b]吡啶-2-酮(15)的合成

4．4．5 5-氯-6-硝基-二氢-咪唑[4,5-b]吡啶-2-酮(16)的合成

4．4．6 5-甲氨基-6-硝基-二氢-咪唑[4,5-b]吡啶-2-酮(17)的合成

4．5 结果与讨论

4．5．1 2,6-二氯-3-硝基吡啶的合成

4．5．2 2,6-二氯-3-硝基吡啶及5-氯-6-硝基-二氢-咪唑[4,5-b]吡啶-2-酮(16)的氨化反应

4．5．3 2,3-二氨基-6-氯吡啶的合成

4．5．4 5-氯-1,3-二氢-咪唑[4,5-b]吡啶-2-酮(15)的合成

4．5．5 5-甲氨基-6-硝基-二氢-咪唑[4,5-b]吡啶-2-酮(17)的合成

4．6 本章小结

5 结论

5．1 主要结论

5．2 创新点

5．3 研究展望

致谢

参考文献

附录