硝基吡唑含能化合物的理论与合成研究(2)
4-氨基-3，5-二硝基吡唑（LLM-116）是一种性能非常优异的高能钝感含能材料，是含能材料中的重中之重，它的敏感度很低，能量却是TATB的1.38倍，在钝感炸药中具有很高的研究价值和应用前景。因为LLM-116分子中含有酸性的氢，所以可以与胍、脒基脲、三氨基胍等进行反应，生产有机胺盐，也可用来合成铅、铜等重金属盐，还可以制作含能催化剂，有着推进剂的功能，调节燃速[6]。另外，LLM-116也是合成一系列重要的其他含能化合物的重要中间体，也可利用其能够与卤代硝基化合物进行缩合反应，从而设计出新型高能钝感的含能化合物。
3，4-二硝基吡唑(DNP)的结构中具有(4n+2)个π电子的五元氮杂环，是一种比较特殊的硝基吡唑化合物，具有芳香性；结构中含有N—N，C—N等基团，具有高生成热，使得这种物质的能量非常之高(能量输出为8210.32 kJ/cm3)。而且具有氮的含量高(35.67％)，氧(40.67％)，碳的含量低(22.93％) ，密度较高(密度为1.87 g/cm3)等特点。并且很容易达到氧平衡(-25.48％)。2009年5月，David P等人[7]发现DNP可以作为一种载体，用于制作性能优异的混合炸药。与RDX，HMX，TATB等为原料合成的炸药对比DNP是一种密度高、能量高、低熔点的低易损型炸药，经过一段时间的研究，它非常有潜力成为一种能够取代TNT的炸药载体。
1，3，4，6-四硝基吡唑[4，3-C]并吡唑(TNPP)是一种非常典型的吡唑[4，3-C]并吡唑类的含能化合物，这也是一种富氮的含能化合物，它的氮含量为38.89％，密度为2.2 g/cm，爆速为9246 m/s。国外相关文献曾给出了TNPP的分子结构，却没有给出明确的合成路线，所以相关的结构表征数据暂时也没有人发表。TNPP是一种白色粉末状的固体，可溶于有机溶剂，如丙酮、二甲基亚砜等，不溶于水、乙醇等，密度为2.2 g/cm-3[9]。
3,6-二硝基吡唑[4,3-c]并吡唑（DNPP）与TNPP是一种类型的化合物，也是一种富氮的含能化合物，氮含量42.42%，密度1.865g/cm，生成焓273kJ/mol，其能量是HMX的85%，敏感度低[9]，热稳定性良好，由于这些特性，它成为了含能领域的又一研究热点。DNPP的铵盐及其衍生物也具有高的氮含量和生产焓，由于其燃烧后所生成的物质为碱性物质，因此它可以制备火焰抑制剂以及燃速改良剂等，DNPP也可以用于合成1，4-二氨基-3，6-二硝基吡唑[4，3-c]并吡唑（LLM-119）（能量预测为HMX的104%），该反应为氢的亲核取代（VNS）反应。
1.1 研究目的和意义
硝基吡唑类化合物是一类典型的高能量密度化合物，通过研究硝基吡唑类化合物，能够合成所需的新型低感高能炸药。与传统的常规含能化合物如HMX、RDX、TNT[10]等相比，杂环具有更高的氧平衡和密度，最重要的是大多数富氮的杂环具有很高的正生成焓，吡唑分子是设计和合成富氮杂环类化合物的理想结构单元，因为其分子结构中含有两个氮原子的五元杂环 [11-12]。国外在研究富氮含能材料方面起步较早，早在20世纪五吹冰十年代，硝基吡唑类化合物就已经成为国外研究的热点，并且成功合成了许多性能优越的富氮含能化合物。吡唑环中的C—C双键和N—N单键，使得这类物质的生成焓大大增加,尽管研究者们开发了很多种硝基吡唑类化合物的合成方法，直接硝化法、间接硝化法等，但是这些方法都有着不同的缺点，我们有必要进行不断的研究，更加注重研发一些低毒、低成本、高效环保的合成路线从而有利于可持续发展战略的实施和绿色化学的实际应用。
含有吡唑环的化合物都具有以下几个特点：氮的含量比较高，使得其分子的键化学能高，并且具有很高的生成热；目前国内在这方面的研究才刚刚起步，有较大的发展空间，硝基吡唑化合物的合成工艺[13]都有待优化。
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