1,1’-二羟基-5,5’-联四唑含能离子化合物的合成工艺及性能研究

摘要

联四唑作为富氮类化合物的典型代表，一直是国内外科学家们研究的重点。1，1'-二羟基-5，5'-联四唑(1，1'-BTO)在联四唑环上引入了羟基弥补四唑自身氧平衡值较低的不足，此外引入羟基上的氢具有一定酸性，因此1，1'-BTO可以作为优良的含能离子化合物的阴离子部分与其他含氮的阳离子结合形成含能离子盐。为此本课题研究了1，1'-二羟基-5，5'-联四唑及其含能富氮盐的合成，并研究其热稳定性，爆速爆压，感度等参数，以期得到优质的具有潜力的含能化合物。
　　以40％的乙二醛水溶液和盐酸羟胺等为原料，通过分别合成乙二肟、二氯乙二肟、二叠氮乙二肟，二叠氮乙二肟在无水乙醚的酸性溶液中成环得到重要的中间体1，1'-BTO;1，1'-BTO与盐酸羟胺成盐，合成1，1'-二羟基-5，5'-联四唑二羟胺盐(TKX-50)，在各步合成过程中优化反应条件并应用分步合成的优化条件进行一锅法合成TKX-50。分别采用分步合成法以及一锅法验证反应条件，并进行了10g级，50 g级和100 g级合成实验，10 g级分步法总产率为68.9％，一锅法的总产率为73.1％;50 g级分步法TKX-50的总产率为66.8％，一锅法的总产率为64.7％;100 g级分步法TKX-50的总产率为60.1％，一锅法的总产率为53.5％。
　　1，1'-二羟基-5，5'-联四唑(1，1'-BTO)与碳酸胍，氨基胍盐酸盐，氨水，水合肼，5-氨基四唑等富氮化合物合成1，1'-BTO的富氮类含能离子盐，并通过实验以及量子化学计算研究这些含能离子盐的热稳定性，爆速爆压，感度等性能，通过研究发现:1，1'-BTO的盐酸羟胺盐稳定性好，爆轰性能优良，是具有应用潜力的含能化合物，而1，1'-BTO的肼盐和5-氨基四唑盐的爆轰性能优良，但其感度较高，在实际应用中受到限制。热稳定性方面，1，1'-BTO的铵盐的热分解温度最高，在287℃附近，1，1'-BTO的硝基胍盐的热分解温度最低，在143℃附近分解。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 概论

1．2 四唑类化合物研究进展

1．2．1 取代四唑的研究进展

1．2．2 多环四唑的研究进展

1．3 四唑类含能离子盐的研究进展

1．4 本论文研究内容

2 分步合成1，1′-二羟基-5，5′-联四唑二羟胺盐工艺研究

2．1 实验试剂与仪器

2．2 乙二肟的合成及工艺优化

2．2．1 乙二肟的合成

2．2．2 结果与讨论

2．3 二氯乙二肟的合成及工艺优化

2．3．1 NCS／DMF体系(方法A)制备二氯乙二肟

2．3．2 Cl2／EtOH体系(方法B)制备二氯乙二肟

2．3．3 Cl2／H2O体系(方法C)制备二氯乙二肟

2．3．4 结果与讨论

2．4 二叠氮乙二肟的合成及工艺优化

2．4．1 二叠氮乙二肟的合成

2．4．2 结果与讨论

2．5 1，1’-二羟基-5，5’-联四唑的合成及工艺优化

2．5．1 1，1’-二羟基-5，5’-联四唑(1，1’-BTO)的合成

2．5．2 结果与讨论

2．6 1，1’-二羟基-5，5’-联四唑二羟胺盐的合成及工艺优化

2．6．1 1，1’-二羟基-5，5’-联四唑二羟胺盐的合成

2．6．2 结果与讨论

2．7 本章小结

3 TKX-50合成的放大工艺研究

3．1 10g级TKX-50的合成工艺研究

3．1．1 分步法合成工艺研究

3．1．2 一锅法合成工艺研究

3．2 50g级TKX-50的合成工艺研究

3．2．1 分步法合成工艺研究

3．2．2 一锅法合成工艺研究

3．3 100g级TKX-50的合成工艺研究

3．3．1 分步法合成工艺研究

3．3．2 一锅法合成工艺研究

3．4 放大工艺研究过程中的一些建议

3．5 本章小结

4 1，1′-BTO的几种含能离子盐的合成及性能研究

4．1 1，1′-BTO的几种含能离子盐的合成

4．1．1 实验试剂与仪器

4．1．2 1，1’-二羟基-5，5’-联四唑-5-氨基四唑盐的合成

4．1．3 1，1’-二羟基5，5’-联四唑铵盐的合成

4．1．4 1，1’-二羟基5，5’-联四唑肼盐的合成

4．1．5 1，1′-二羟基5，5′-联四唑胍盐的合成

4．1．6 1，1′-二羟基5，5’-联四唑-1-氨基胍盐的合成

4．1．7 1，1’-二羟基5，5’-联四唑-1-硝基胍盐的合成

4．2 理论计算

4．3 结构性质讨论

4．4 本章小结

5 结论与展望

5．1 结论

5．2 论文创新点

5．3 展望

致谢

参考文献

附录

攻读硕士学位期间发表论文