六种FOX-7衍生物的合成、结构及热行为研究摘要
本文利用1,1-二氨基-2,2-二硝基乙烯(FOX-7)与二硝基氯苯(DNCB)反应得到了单取代产物1-氨基-1-(2,4-二硝基苯胺基)-2,2-二硝基乙烯钾盐(K(DNCB-FOX-7)),利用FOX-7与三硝基氯苯(PICL)反应得到了单取代产物1-氨基-1-苦氨基-2,2-二硝基乙烯(PICL-FOX-7)及它的钾盐1-氨基-1-苦氨基-2,2-二硝基乙烯钾盐(K(PICL-FOX-7))。并通过大量实验与分析得知,受FOX-7极性减弱的碳碳双键和增大的空间位阻的影响,FOX-7与DNCB、PICL的反应产物均为单取代产物而得不到双取代产物。利用FOX-7的衍生物1-氨基-1-肼基-2,2-硝基乙烯(AHDNE)与乙二醛分别在酸性和碱性条件下反应得到了产物乙二醛-1,2-双-(2-(1-氨基-2,2-二硝基乙烯))腙(EDNH)和3-二硝基亚甲基-5-羟基-1,2,4-三嗪(DNTA)。另外,AHDNE与乙酰丙酮在水溶液中反应会得到环状化合物1-(1-氨基-2,2-二硝基乙烯基)-3,5-二甲基-5-羟基-3H-吡唑(APDNE)。通过溶液培养得到了K(DNCB-FOX-7),K(PICL-FOX-7),PICL-FOX-7,APDNE四种产物的单晶,由X-射线单晶衍射仪(XRD)确定了它们的分子结构:K(DNCB-FOX-7)的化学分子式为C8H5KN6O8,晶系为斜方晶系,其空间群为Pbca;K(PICL-FOX-7)的化学分子式为C8H4KN7O10,晶系为单斜晶系,其空间群为P21/n;PICL-FOX-7的化学分子式为C8H5N7O10,晶系为单斜晶系,其空间群为P21/n;APDNE的化学分子式为C7H11N5O5,晶系为三斜晶系,其空间群为P-1;本论文采用了DSC-TG/DTG法分析了不同升温速率条件下K(DNCB-FOX-7),K(PICL-FOX-7),PICL-FOX-7,APDNE,EDNH,DNTA的热分解过程,并得到在10oC·min-1条件下,它们的峰温分别为240.74、233.59、164.55、169.96、236.43、278.23oC,放热量分别为1709、1305、969.3、1161、1050、2282 J·g-1。采用Kissinger法、Ozawa法和积分法得到了六种化合物的表观活化能和指前因子等参数,并得到了它们对应的最适机理函数和热动力学方程。通过计算得到了K(PICL-FOX-7),PICL-FOX-7,APDNE,EDNH,DNTA的自加速分解温度分别为225.69、214、90.955、152.42、193.92、242.46oC。运用Micro-DSCIII型生物量热仪得到了六种化合物的比热容与温度的关系方程:K(DNCB-FOX-7):Cp(J·g-1·K-1)=0.38+2.5794×10-3 TK(PICL-FOX-7):Cp(J·g-1·K-1)=0.43+2.1156×10-3 TPICL-FOX-7: Cp=-1.73+1.08×10-1 T-1.52×10-4T2APDNE:Cp(J·g-1·K-1)=-6.0482+4.5399×10-2 T-7.0957×10-5 T2EDNH:Cp(J·g-1·K-1)=79.6412-0.784 T+2.594×10-3 T2-2.8441×10-6 T3DNTA:Cp(J·g-1·K-1)=44.6471-0.445 T+1.4995×10-3 T2-1.6734×10-6 T3利用比热容与温度的关系方程,得到了六种产物的标准摩尔比热容分别为:404.46、421.12、608.86、289.1、383.6、169.28 J·mol-1·K-1。通过经验方程估算得到K(DNCB-FOX-7),K(PICL-FOX-7),PICL-FOX-7,APDNE,EDNH,DNTA的绝热至爆时间分别为19.8,14.3,6.9,20.1,95,120 s。并从结果得知对于FOX-7的系列衍生物来说,它们的绝热至爆时间通常和热爆炸的临界温度有紧密的联系。K(DNCB-FOX-7),K(PICL-FOX-7),PICL-FOX-7,APDNE,EDNH,DNTA撞击感度约分别为20.8,10.4,8.8,14,25,35 J。可知吸电子官能团的共同作用以及空间位阻对化合物的撞击感度影响较大。
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