吡啶并氧化呋咱的合成以及性能表征(2)
高能低感度炸药主要就是氮杂环化合物[2]。氮杂环化合物主要以其环上氮原子的数量分类。TNAZ，TANPyO是一取代氮杂环的代表。呋咱，嘧啶是二取代氮杂环的代表。五元氮杂环三唑与吹冰元氮杂环三嗪为三取代氮杂环的代表。此外，化合物上氮杂环的数量也可作为氮杂环化合物的分类依据。ANTA为典型的单环氮杂环化合物，而TAAT为典型的多环氮杂环化合物。而本文所研究的吡啶并氧化呋咱正是属于高氮杂环含能材料，是一种高能低感材料。
不敏感炸药无论在国内还是国际上，都是研究发展的趋势。这类炸药大部分富有非理想爆轰特性。PBXN-109,KS-233是这类炸药的典型代表。主要用于反敌方舰队的导弹和在水下使用的武器装药。
非CHNO 类高能量密度材料目前处于研究阶段，氮簇类化合物，核同质异能素，金属氢为典型代表。而本文所研究的吡啶并氧化呋咱属于高氮杂环含能材料，是一种高能低感材料。
1.1.2 含能材料的应用
含能材料主要应用于火炸药，推进剂，烟火剂三类。
传统炸药中，含硝基的活性分子生成热接近为零，所释放的能量几乎由燃烧过程产生。而四唑，四嗪，呋咱的高氮含能化合物所释放的能量来自大量的生成热。高氮化合物一个显著的特点就是与传统炸药相比，这些新型炸药在相同条件不易受热，碰撞，磨擦引发爆炸。
最近几年来特别是步入二十一世纪后，将高氮含能化合物应用于推进剂受到了广泛关注。高氮含能材料比一般的传统材料在燃烧时释放更多的氮气，而含氢气和含碳化合物的比例要小得多，因此十分适合用做枪支的推进剂和气体发动机。这些化合物的特征是生成热较高，对热，碰撞，摩擦，电荷不敏感[3]。
由于传统的烟火在燃放时烟雾较多，因此现今烟火剂的研究方向偏向生成烟雾少的高氮低碳含能化合物，而着色剂使用高氮含能化合物的金属盐。在选择高氮化合物作烟火剂时主要需要考虑它的生成热，燃烧速率以及价格。在着色剂方面，高氮化合物的金属盐呢个获得在传统着色方法上没有见过的颜色[4]。
1.2 高氮杂环化合物
1.2.1 高氮杂环化合物的定义
氮杂环化合物是一种有机含能化合物，它以含碳和氮的杂环为骨架。若氮含量相对较高,则称为高氮杂环化合物[5]。高氮杂环化合物有杂环上的氮原子数量为一或二的杂环，本文研究的呋咱就是氮原子数量为二的杂环。还有三到四个氮原子形成的五元杂环和含有三到四个氮原子组成的吹冰元杂环。此外，全氮化合物，高能量密度笼形化合物含有四个以上的氮原子，也属于高氮杂环化合物。
1.2.2 高氮杂环化合物的分类
在分类上高氮杂环化合物大致可分为四嗪环，四唑环和呋咱环三类，他们氮含量高，碳含量低，。连接基团主要有氨基、偶氮基、肼基和双偶氮基等。
四嗪环[6]分子式为C2H2N4,根据休克尔规则计算，明具有芳香性，氮化合物中的含量为68.14%。四嗪环氮原子较多，吸电子能力较强，环的电子云密度也明显降低与苯环相比，四嗪环具有叔胺基，因此具有更高的碱性和芳香性。对于四嗪环物质来说，亲和取代反应较易发生，亲电取代反应较难发生。1,2,3,5-tetrazine、1,2,3,4-tetrazine和1,2,4,5-tetrazine为呋咱环的三类同分异构体。
四唑环分子式为CH2N4 ，氮含量高达80.10%。和苯环相似其具有大π键,因此具有化学惰性,稳定性高，感度低。同样根据休克尔规则，四唑环也具有芳香性。1H-四唑、2H-四唑和5H-四唑为三种同分异构体，实验表明最后一种能量极高，难以稳定存在。
呋咱环是本文研究的基团，分子式为C2H2ON2 ,骨架为一个五元环，环上氮的含量为三种最低，只有40%。但是，由于环内存在活性氧，它可以形成“潜硝基”结构，这是前两种物质所不具备的。呋咱类炸药由于其极高的爆速和密度，是一类新型的高能低感炸药。
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