多氮化合物是一類具有較長氮鏈結構的化合物,與傳統(tǒng)的含能材料相比,這類化合物普遍具有高生成熱和能夠釋放清潔的氮氣等特點,因此是十分理想的高能量密度材料。但由于氮氮成鍵的反應類型較少,含有氮鏈結構的多氮化合物的合成研究受到了限制。同時,鑒于簡單的1,2,3-三唑類化合物的合成已經(jīng)取得一定的進展,其中以碳氨基(C-NH2)和磺酰腙為底物的縮合環(huán)化反應可進一步設想為氮氨基(N-NH2)與磺酰腙反應,從而構建多氮化合物。因此,本論文以二氯磺酰腙和N-氨基唑環(huán)的縮合關環(huán)反應為基礎,研究了構建1,2,3-聯(lián)三唑類多氮化合物的成鍵反應,主要包括以下三個部分:1.構建1,2,3-聯(lián)三唑結構的N6化合物的反應條件優(yōu)化以1,1'-二氯丙酮對甲苯磺酰腙和1-氨基-1,2,3-三唑的縮合關環(huán)反應為基礎,分別利用一步法和兩步法合成了含有1,2,3-聯(lián)三唑結構的N6化合物。但由于前者的產(chǎn)率明顯少于后者且分離更復雜,因此對于該反應而言,利用兩步法構建多氮化合物是比較適宜的。此外,還對兩步法中的第二步關環(huán)反應的條件進行了篩選,考察了堿性試劑及用量、反應溫度和溶劑等因素對反應的影響,并獲得了最佳的反應條件。2.基于三唑上的iN-氨基構建1,2,3-聯(lián)三唑結構的多氮化合物利用上述兩步法中的最優(yōu)條件,進一步考察該反應條件對不同底物的適用性。通過不同取代基的二氯苯乙酮磺酰腙類和N-氨基三唑類反應,研究了電子效應對氮氮成鍵反應的影響。通過分離部分中間產(chǎn)物后得到的單晶數(shù)據(jù),研究了該反應的縮合關環(huán)機理。分析多氮化合物的熱穩(wěn)定性性能,發(fā)現(xiàn)其在加熱分解時會釋放大量的能量,且N6化合物比N4化合物的穩(wěn)定性差。3.基于四唑上的N-氨基構建1,2,3-三唑聯(lián)四唑結構的N7含能化合物利用二氯磺酰腙和N氨基四唑反應合成了兩個具有N7結構的多氮含能化合物。通過考察不同的N-氨基四唑與二氯磺酰腙的反應活性,研究了 N-氨基唑環(huán)上連接的取代基對氮氮成鍵關環(huán)反應的影響。此外,對這些含能化合物進行了理論計算,獲得了其各項爆轟參數(shù),為更長氮鏈化合物的合成提供了一種安全可行的辦法。
【學位單位】：南京理工大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2017
【中圖分類】：TQ560.1
【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1多氮含能化合物的合成與應用研究
        1.1.1 基于N-氨基的氧化偶聯(lián)反應構建偶氮類多氮含能化合物
        1.1.2 基于N-氨基的重氮偶合反應構建三氮烯類多氮含能化合物
        1.1.3 基于N-硝化反應構建硝胺類多氮含能化合物
        1.1.4 基于N-胺化反應構建氨基類多氮含能化合物
    1.2 1,2,3-三唑化合物的合成與應用研究
        1.2.1 基于疊氮化物的加成反應構建1,2,3-三唑化合物
        1.2.2 基于重氮化物的加成反應構建1,2,3-三唑化合物
        1.2.3 基于氨基和磺酰腙反應構建1,2,3-三唑化合物
    1.3 本論文的選題思路和主要研究內(nèi)容
        1.3.1 選題思路
        1.3.2 主要研究內(nèi)容
2 構建1,2,3-聯(lián)三唑結構的N6化合物的反應條件優(yōu)化
    2.1 前言
    2.2 實驗部分
        2.2.1 實驗試劑及儀器
        2.2.2 合成路線
        2.2.3 實驗步驟
    2.3 結果與討論
        2.3.1 結構表征
        2.3.2 一步法中的反應條件優(yōu)化
        2.3.3 兩步法中第二步關環(huán)反應的條件優(yōu)化
    2.4 本章小結
3 基于三唑上的N-氨基構建1,2,3-聯(lián)三唑結構的多氮化合物
    3.1 前言
    3.2 實驗部分
        3.2.1 實驗試劑及儀器
        3.2.2 合成路線
        3.2.3 實驗步驟
        3.2.4 晶體的培養(yǎng)與測試
    3.3 結果與討論
        3.3.1 結構分析與表征
        3.3.2 反應的機理研究
        3.3.3 化合物的熱穩(wěn)定性分析
        3.3.4 化合物的單晶結構分析和描述
    3.4 本章小結
4 基于四唑上的N-氨基構建1,2,3-三唑聯(lián)四唑結構的N7含能化合物
    4.1 前言
    4.2 實驗部分
        4.2.1 實驗試劑及儀器
        4.2.2 合成路線
        4.2.3 實驗步驟
    4.3 結果與討論
        4.3.1 結構分析與表征
7化合物的熱穩(wěn)定性分析'>        4.3.2 N₇化合物的熱穩(wěn)定性分析
        4.3.3 化合物4aa、4ac和4ae的生成熱和爆轟性能的理論計算
    4.4 本章小結
5 結論與展望
    5.1 結論
    5.2 創(chuàng)新點
    5.3 展望
致謝
參考文獻
附錄A: 部分產(chǎn)物的核磁譜圖
附錄B: 攻讀碩士期間發(fā)表的成果

【參考文獻】

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本文編號：2835396