多氮化合物的设计与合成(2)
3.5 实验总结15
4 5,5´-联四唑-1,1´-二氧钠盐的合成16
4.1 实验流程16
4.2 药品与设备16
4.3 由乙二肟制备1,1´-二氧羟基-5,5´-联四唑17
4.4 由1,1´-二氧羟基-5,5´-联四唑制备5,5´-联四唑-1,1´-二氧钠盐17
4.5 实验总结18
5 羟胺盐、铵盐和钠盐的红外光谱以及分析19
5.1 5,5´-联四唑-1,1´-二氧羟胺盐红外光谱以及分析19
5.2 5,5´-联四唑-1,1´-二氧铵盐红外光谱以及分析19
5.3 5,5´-联四唑-1,1´-二氧钠盐红外光谱以及分析20
5.4 羟胺盐、铵盐和钠盐的红外光谱相比较21
结论 23
致谢 24
参考文献25
1 绪论
高能密度材料（HEDM），顾名思义，即单位体积内包含大量能量的物质材料[1]。组成这类材料的高能密度化合物（HEDC）指爆炸压力大于42Gpa，密度大于2.0g/cm³，爆炸速度大于9.5km/s的化合物。其应用十分广泛，研究此类材料对于火工品、炸药等的发展具有重大意义。氮杂环化合物、叠氮化合物、氮氢化合物以及氮簇含能材料是高能量密度含能材料的主要组成部分。
1.1 氮杂环含能材料
多氮含能材料是高能密度材料的重要一支，多氮化合物指分子中多个氮原子相连的化合物。N—N键、C—N键以及环张力构成了分子结构中的主要能量。研制新型的含能材料主要是要求其能够拥有较好的爆轰性能以及较低的敏感度。
氮杂环含能材料具有光明前景，黑索金（RDX）以及奥克托今（HMX）已大规模量产。科学技术的发展促使人们合成具有高能量密度，高安全性的新型氮杂环含能材料。碳和氮的杂环是氮化合物的主要骨架，与此同时,具有较高的含氮量的氮化合物即为高氮化合物。氮杂环含能化合物的含氮量一般大于20%，主要包括唑类含能材料，嗪类含能材料以及它们的含能离子盐。
1.2 唑类化合物含能材料
C—N、N—N、C=N 与N=N键是唑类化合物分子的主要组成部分，正因如此，此类化合物的生成焓一般较大，分子的爆轰性能也比较高。氮芳杂体系一般为大π键稳定体系，其原因为此类物质含有电负性较高的氧原子以及氮原子，而拥有大π键的含能材料一般灵敏度较低并且热稳定性较高。
1.2.1 三唑类含能化合物
三唑环是指含有3个氮原子的五元环，其含氮量较高，质量分数为60%以上。3－硝基－1，2，4－三唑－5－酮(NTO)的合成改进以及性能，使得合成三唑类含能材料成为含能材料研究领域的热点[2]。三唑类含能材料不仅有三唑环，通过在三唑环上添加不同的取代基可以使三唑类化合物呈现出不同的性质。三唑类化合物除了在含能材料上有所应用，在抗癌药物以及农业领域都有积极的作用。
1.2.2 四唑类含能化合物
目前能够稳定存在的含氮量最高的化合物便是四唑环，其含氮质量分数为80%以上。四唑环的衍生物也具有高含氮量，使得其成为含能材料领域中研究的热点，如下图所示，四唑环有三种同分异构体[10]：
1H-四唑 2H-四唑 5H-四唑
图1.1 四唑同分异构体
四唑衍生物的爆轰性能十分优良，并且N2为其爆炸的主要产物，使得产生意外事故的可能性得到降低。具有较高含氮量的四唑环的结构为平面性，而较高的密度也是它爆炸时能产生较大能量的原因。改变四唑环上的取代基，以改变四唑环衍生物的爆炸性能是研究的热点方向。目前，一些以四唑环(1H一四唑)为母体的有机含能金属盐、非金属盐及配合物是目前研究最多的高氮含能化合物,比如：联四唑环的含能离子盐，这是极具前景的物质。传统的含能材料在拥有较好爆炸性能的同时往往不能保证其拥有低灵敏度，而四唑类化合物不仅有优良的爆炸性能，且具有较高的安全性，是新型含能材料的研究方向。