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4-氨基苯并二氧化呋咱的合成研究

作　者: 夏云霞
导　师: 马召斌；黄明
学　校: 中国工程物理研究院
专　业: 武器系统与运用工程
关键词: 4-氨基苯并二氧化呋咱(ABDF) 合成含能化合物结构
分类号: O626
类　型: 硕士论文
年　份: 2004年
下　载: 172次
引　用: 3次
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内容摘要

本论文从结构与性能的关系出发，以追求高能量密度、低感度为基本思想，设计并合成了4-氨基苯并二氧化呋咱（ABDF）这一未见文献报道的含能化合物。参照以往的苯并二氧化呋咱类衍生物的合成文献报道，自行设计了三条合成路线，通过实验，最终确定了实验室合成路线，即以3，5-二氯苯胺为原料，经酰化、硝化、水解、叠氮化再用邻硝基叠氮苯热脱氮的方法，来合成含能化合物ABDF。引入了用乙酰化反应对氨基进行保护的方法，来合成氨基硝基类中间体化合物。本路线中，硝化是一步关键的反应，而硝化反应中硝化剂的选择至关重要，经实验确定使用发烟硝酸硝化效果理想，硝化温度控制在0℃左右。本合成方法的优点是：合成方法比较简单，合成工艺容易实现，原料成本低，易购买，反应条件温和。本文通过高效液相色谱对4-氨基苯并二氧化呋咱（ABDF）及部分中间体的纯度进行了分析，通过傅立叶变换红外光谱、有机磁质谱、核磁共振氢谱、核磁共振碳谱和元素分析等常用的结构鉴定手段，对ABDF及其中间体的结构进行了鉴定，得出此方法合成的化合物是设计的ABDF目标分子。有机反应中，反应机理直接影响着反应条件的选择和实验方案的设计，本文在实践基础之上，对几步重要反应的机理进行了研究，寻求本合成实验的理论依据，如选择性硝化反应与硝化条件选择，叠氮化及邻硝基叠氮基热解机理。通过对硝化产物的x射线四角圆周单晶衍射的结构测试，确定了本实验中NO₂⁺基的进攻位置，这与硝化机理结果吻合。本文用量子化学方法和经验公式对4-氨基苯并二氧化呋咱（ABDF）的结构和性质进行了初探。在DFT-B3LYP／6-31G**水平下对ABDF的分子几何构型和红外光谱进行了理论研究。对ABDF分子的氧平衡、理论密度和爆速、爆压等数据，采用经验公式计算的方法进行了预测。

全文目录

摘要  2-9
第一章绪论  9-19
  1.1 苯并氧化呋咱类化合物研究  9-12
    1.1.1 苯并氧化呋咱的特点  9-10
    1.1.2 苯并氧化呋咱结构的确定  10-11
    1.1.3 氨基苯并氧化呋咱的研究意义  11
    1.1.4 苯并氧化呋咱的始发药应用历史  11-12
  1.2 苯并氧化呋咱类化合物的合成方法  12-15
    1.2.1 苯并氧化呋咱传统合成方法  12-13
    1.2.2 苯并氧化呋咱合成进展  13-15
  1.3 苯并氧化呋咱的主要反应  15-17
    1.3.1 碳环上的反应  16
    1.3.2 杂环上的反应  16-17
  1.4 氨基苯并氧化呋咱的前景  17
  1.5 本论文的选题依据及主要工作简介  17-19
第二章 4-氨基苯并二氧化呋咱的合成实验  19-45
  2.1 实验的主要仪器和药品、试剂  20-21
    2.1.1 主要仪器:  20
    2.1.2 主要药品和试剂  20-21
  2.2 ABDF的合成路线  21-22
    2.2.1 尝试过的ABDF的合成路线  21-22
    2.2.2 最终采用的ABDF合成路线  22
  2.3 实验过程  22-43
    2.3.1 3，5-二氯-N-乙酰基苯胺(a)的合成  22-26
    2.3.2 3，5-二氯-2，4-二硝基-N-乙酰基苯胺(b)的合成  26-32
    2.3.3 3，5-二氯-2，4-二硝基-苯胺(c)的合成  32-36
    2.3.4 3，5-二叠氮基-2，4-二硝基-苯胺(d)的合成  36-39
    2.3.5 4-氨基苯并二氧化呋咱(ABDF)的合成  39-43
  小结  43-45
第三章氨基苯并氧化呋咱的反应机理研究  45-56
  3.1 硝化反应机理与硝化条件选择  45-52
    3.1.1 硝化反应机理  45-46
    3.1.2 硝化条件选择  46
    3.1.3 硝化产物结构的确定  46-52
  3.2 叠氮化及邻硝基叠氮基热解机理  52-55
    3.2.1 叠氮化反应以及机理  52-54
    3.2.2 邻硝基叠氮基热解  54-55
  小结  55-56
第四章 4-氨基苯并二氧化呋咱的结构和性质的理论研究  56-61
  4.1 炸药分子和晶体结构的计算  57-59
    4.1.1 ABDF的分子结构  57
    4.1.2 ABDF的晶体结构  57-58
    4.1.3 ABDF的红外振动频率(cm~(-1))和强度(km.mol~(-1))  58-59
  4.2 4-氨基苯并氧化呋咱(ABDF)的经验公式计算  59-61
    4.2.1 氧平衡OB  59
    4.2.2 炸药的密度  59-60
    4.2.3 氮当量公式计算爆速D，爆压P  60-61
第五章结束语  61-63
  5.1 结论  61-62
  5.2 创新处  62-63
致谢  63-64
参考文献  64-67
附录  67

4-氨基苯并二氧化呋咱的合成研究

内容摘要

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