3-叠氮基-1,3-二硝基氮杂环丁烷的合成工艺改进及性能研究

作者：贾思媛; 张海昊; 张家荣; 薛琪; 毕福强^*; 王伯周

来源：爆破器材, 2023, 52(05): 1-13.

• 3-叠氮基-1,3-二硝基氮杂环丁烷
• 合成
• 晶体结构
• 性能

3-叠氮基-1,3-二硝基氮杂环丁烷(AzDNAZ)是一种含偕叠氮硝基基团的低熔点含能化合物。AzDNAZ结构与性能研究对于新型含能化合物的设计合成具有重要的借鉴意义。采用1-叔丁基-3-硝基-3-羟甲基氮杂环丁烷盐酸盐(TNHAC)为原料，经氧化-叠氮化、中和以及硝化等反应制备了AzDNAZ,改进了合成工艺，总收率达到70%(文献中收率为37%)。采用红外光谱、1H NMR、13C NMR及元素分析等对中间体及目标化合物进行了结构表征。首次培养出了AzDNAZ的单晶。晶体结构属三斜晶系；空间群为P-1,a=0.612 0 (6) nm,b=0.634 5(6) nm,c=1.019 0(9) nm,V=0.368(6) nm3,Z=2,Dc=1.695 g/cm3,F(000)=192,R1=0.032 1,R2=0.037 2。采用Hirshfeld表面分析方法研究了晶体分子内的相互作用，O…H和N…H的作用点占比达到51%,占主导地位。对比计算了AzDNAZ和1,3,3-三硝基氮杂环丁烷(TNAZ)的键离解能，AzDNAZ的C—NO2和N—NO2键离解能分别较TNAZ高9.63 kJ/mol和4.87 kJ/mol;实测AzDNAZ的撞击感度大于40 J。采用EXPLO5程序预估了AzDNAZ的爆轰性能：爆速为8 421 m/s;爆压为29.60 GPa。与TNAZ相比，AzDNAZ的能量性能略低。但是，丰富的分子间氢键作用以及较高的键离解能使得AzDNAZ的机械感度较低，安全性提升。

• 单位
  西安近代化学研究所