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多硝基四唑氮氧化物的设计合成及性能研究
结题报告
批准号:
21602211
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
20.0 万元
负责人:
张文全
学科分类:
B0112.功能分子/材料的合成
结题年份:
2019
批准年份:
2016
项目状态:
已结题
项目参与者:
王康才、刘天林、田均均、王帜、黄实、刘雨季
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中文摘要
炸药的安全性通常与能量相互制约。四唑环是已知能够稳定存在氮含量最高的富氮杂环,是极富潜力的高能低感绿色炸药构筑单元。目前,鲜有关于多硝基四唑氮氧化物合成的报道;四唑环的化学惰性致使对其进行多官能化修饰较为困难,这已成为开发高能低感四唑类炸药的主要障碍之一。本项目拟在四唑环骨架上引入富硝基结构的同时对其进行氮氧化,开发具有全新结构的四唑含能分子,并通过离子化策略进一步对其能量与安全性进行可控调节,旨在获得可作为潜在高能低感绿色炸药的四唑含能化合物;着重对此类四唑含能化合物能量及安全性开展研究,探索此类四唑含能化合物结构与性能之间的演变规律。本项目的顺利开展,不仅有望获得四唑类高能低感绿色炸药,而且可为基于四唑骨架含能分子的设计提供新的思路。
英文摘要
In general, energy and safety are two mutually contradictory aspects for most high explosives. The tetrazole framework is the known stable heterocyclic structure with highest nitrogen content, which is thereby considered as a promising building unit for potential insensitive high explosives. Currently, only few studies involving syntheses of multinitro-functionalized tetrazole N-oxides are available, mainly due to the great difficulty in multi-functional modification on the chemically inert tetrazole ring. This project intends to develop novel tetrazole-based high explosives through the strategy of introducing multi-nitro groups and N-oxide into the tetrazole framework. By virtue of forming energetic ionic salts, the energy and safety of those synthesized energetic molecules can be well balanced, thereby achieving the construction of ideal insensitive high explosives. Moreover, energy and safety properties of these tetrazole-based compounds will be particularly studied, in which the intrinsic relationships between structure and property will also be explored. This project will help us obtain some high-performance tetrazole-based high explosives and also provide a new approach to develop new-generation energetic materials.
炸药的安全性通常与能量相互制约。四唑环是已知能够稳定存在氮含量最高的富氮杂环,是极富潜力的高能低感绿色炸药构筑单元。四唑环的化学惰性致使对其进行多官能化修饰较为困难,这已成为开发高能低感四唑类炸药的主要障碍之一。本项目基于四唑环对其进行衍生化或将其作为特殊高氮官能团引入炸药母体分子骨架,开发具有全新结构的含能分子,并通过离子化策略进一步对其能量与安全性进行可控调节,旨在获得可作为潜在高能低感绿色炸药的四唑含能化合物;着重对此类四唑含能化合物能量及安全性开展研究,探索此类四唑含能化合物结构与性能之间的演变规律。基于上述思路,本项目设计合成了基于硝基四唑的氮羟基化含能化合物了1-羟基-5-硝基四唑及其相应的铵盐,是具有较高氮含量的新型含能化合物;开发了碳氮直连骨架结构的硝铵类含能化合物 并在此基础上合成了多种含能离子盐,室温条件下所有含能离子盐均表现出极好的稳定性,可以长期存放,爆轰性能最好的肼盐撞击感度为8J,摩擦感度192N,显著好于CL-20的感度水平,是一种有潜力的高能离子盐;合成了一系列基于含四唑取代基并吡唑骨架结构的含能化合物,并在其基础上合成了一系列高能、低感、高热稳定的含能离子盐,对其理化性能进行研究,有作为热稳定低感炸药的潜力。本项目的开展,不仅有望获得四唑类高能低感绿色炸药,而且可为基于四唑含能分子的设计提供新的思路。
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Synthesis of 1-(2H-tetrazol-5-yl)-5-nitraminotetrazole and its derivatives from 5-aminotetrazole and cyanogen azide: a promising strategy towards the development of C-N linked bistetrazolate energetic materials
由5-氨基四唑和叠氮化氰合成1-(2H-四唑-5-基)-5-硝氨基四唑及其衍生物:开发C-N连接的双四唑含能材料的一个有前途的策略
DOI:10.1039/c7ta05905a
发表时间:2017
期刊:Journal of Materials Chemistry A
影响因子:11.9
作者:Wang Binshen;Qi Xiujuan;Zhang Wenquan;Wang Kangcai;Li Wei;Zhang Qinghua
通讯作者:Zhang Qinghua
Synthesis of Thermally Stable and Insensitive Energetic Materials by Incorporating the Tetrazole Functionality into a Fused-Ring 3,6-Dinitropyrazolo-[4,3-c]Pyrazole Framework
将四唑官能团纳入稠环 3,6-二硝基吡唑并-[4,3-c]吡唑骨架中合成热稳定且不敏感的含能材料
DOI:10.1021/acsami.9b17384
发表时间:2019-12-11
期刊:ACS APPLIED MATERIALS & INTERFACES
影响因子:9.5
作者:Xia, Honglei;Zhang, Wenquan;Zhang, Qinghua
通讯作者:Zhang, Qinghua
[LiNa(N5)2(H2O)4]·H2O: a novel heterometallic Cyclo-N5− framework with helical chains
[LiNa(N5)2(H2O)4]·H2O:一种新型异金属环-N5·螺旋链骨架
DOI:10.1007/s40843-018-9335-9
发表时间:2018
期刊:Science China-Materials
影响因子:8.1
作者:Li Juecheng;Wang Kangcai;Song Siwei;Qi Xiujuan;Zhang Wenquan;Deng Mucong;Zhang Qinghua
通讯作者:Zhang Qinghua
Green primary energetic materials based on N-(3-nitro-1-(trinitromethyl)-1H-1,2,4-triazol-5-yl) nitramide
基于N-(3-硝基-1-(三硝基甲基)-1H-1,2,4-三唑-5-基)硝酰胺的绿色一次含能材料
DOI:10.1039/c7nj01917c
发表时间:2017-09-07
期刊:NEW JOURNAL OF CHEMISTRY
影响因子:3.3
作者:Liu, Tianlin;Qi, Xiujuan;Zhang, Qinghua
通讯作者:Zhang, Qinghua
Stabilization of the Pentazolate Anion in a Zeolitic Architecture with Na20 N60 and Na24N60 Nanocages
使用 Na20 N60 和 Na24N60 纳米笼稳定沸石结构中的五唑酯阴离子
DOI:10.1002/anie.201710602
发表时间:2018
期刊:Angewandte Chemie International Edition
影响因子:--
作者:Zhang Wenquan;Wang Kangcai;Li Juecheng;Lin Zhien;Song Siwei;Huang Shiliang;Liu Yu;Nie Fude;Zhang Qinghua
通讯作者:Zhang Qinghua
嵌合体炸药分子的构建及其结构对能量与稳定性调控机制研究
含能材料化学
基于1,2,3-三嗪-2-氧化物结构的稠环炸药分子设计合成及性能研究
国内基金
海外基金