近几年高氮含量杂环化合物的进展。
天泽2018/07/31化学 IP:美国

近几年高氮含量杂环化合物的进展。

前言

因为每年有大量四唑和三唑,改2个的化合物不会再这个论文里覆盖。

首先,是五唑。但是这个已经在论坛里发过了,所以可以直接参考论坛的power vain 的五唑合成帖子和其它信息。


材料1。 因为这个的结构比较奇特,我第一个展示。 链氮结构在杂环里面,一般特别不稳定。但是,一有 N+ 和 N- 反而特别特别稳定 [1]。这个也可以在二氧化四嗪 (TTTO),氧化四唑里看到 (TKX-50)。这个结构的能才特别有前景,但是目前还没有特别高能的产物被合成。这个结构而且特别热稳定,熔点和分解温度高达 300-400°C

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类似上面的结构,这个是2018 刚发表的新炸药,虽然能量还不是很高,类似于 TNT,但是特别热稳定,分解温度高达 350°C


材料2. 

这个(6)是 shreeve et al 做的最新炸药。密度高达 1.96 g/cm^3, 爆速是 9630 m/s 性能类似 CL-20。


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材料3.

这个是最近俄罗斯人做的炸药,密度高达 1,4-氧化结构的最终产物的密度高达1.97 g/cm^3,爆速和爆压分别为 9810 m/s 和 42 GPa。

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材料4.

 一下,3的密度 1.88 g/cm^3,性能一般,爆速在 9200 m/s,撞击感度类偏高。


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材料5.

 最终产物,3,这个反应是把2个 NH2 抱起来,做成偶氮,形成1,2,3,4-四嗪的结构,大大的增加了密度。这个材料的感度类似于 HMX, 这个炸药的密度在 1.91 g/cm^3,算高,爆速高达 9400 m/s。

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材料6.

 下面是 2017年俄罗斯人合成的 TTTO。密度,爆速,炸药性能没有发表。计算的密度是1.9 g/cm^3,爆速高达 9700 m/s.

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材料 7.

这个是我们中国人最近合成的新型含能材料,最终产物的 NH3OH 盐的密度在1.97 g/cm^3, 爆速和爆压分别为 9000 m/s 和 39.5 GPa.

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材料 8.

这个是美国含能材料实验室,LLNL 的 Chavez 的新作品。最后产物,5,的密度特别高,在1.93 g/cm^3。撞击感度类似于 RDX. 使用 CHEETAH 计算,这个炸药的爆速高达 9700m/s。

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材料 9.

 这个是 shreeve 老师和她中国学生一起做的新能才,这个材料的密度稍微低了一点,在1.87 g/cm^3,爆速在 9300 m/s。这个感度是10J,比较顿感。

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参考: 

[1a] Politzer, Peter, Pat Lane, and Jane S. Murray. "Computational analysis of relative stabilities of polyazine N-oxides." Structural Chemistry 24.6 (2013): 1965-1974.
[1b] Politzer, Peter, Pat Lane, and Jane S. Murray. "Some interesting aspects of N-oxides." Molecular Physics 112.5-6 (2014): 719-725.



 


[修改于 5年11个月前 - 2018/08/01 10:26:01]

来自:数理化 / 化学
19
 
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~~空空如也
天泽 作者
5年11个月前 修改于 5年11个月前 IP:美国
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材料 10.

3号产物是美国研究所 LANL 2017 年合成的炸药,他们计算的爆速和爆压分别是是 10,030 m/s 和 45.8 GPa 的。3的合成还算容易,TFA + H2O2 +CH2Cl2 能足够合成出二氧化二叠氮四嗪。

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材料 11. 以下是前几年俄罗斯人合成的1,2,3,4-四嗪化合物。分解在180度左右,但是密度和爆速没有测。


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材料12. ​Shreeve 带中国学生合成的炸药,NH4, NH3OH, 和 N2H5 盐的爆速在 9000 左右,NH3OH 盐的爆速最高,因为密度偏高,EXPLO5 给的爆速高达 9,800 m/s (可能有点高估)。但是这个材料的盐大部分在 100 度以下分解。

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材料 13. 罕见的双氧化呋咱 (BDOFO)。稳定性差

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材料 14. 类似 TKX-50的新能才,但是密度和感度都比 TKX-50 要差,所以不需更多解释。

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材料15. 又是Shreeve 带中国学生,在 2017 年底刚合成的新炸药,合成方法使用了不是特别场景的环化反应。

10号产物的爆速是 9200,但是感度偏高。


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 材料 16. 一种新的抗热炸药,3号产物的分解温度为 396 摄氏度。炸药性能比以前类似结构的 TACOT 高。链氮结构在杂环里面,一般都是不稳定的。但是,一有 N+ 和 N- 反而特别特别稳定。这是为什么氧化N 最近在炸药研究比较普遍。 

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材料 17. 加拿大今年新研发的新型抗热材料,分解温度260.  密度1.95g/cm^3. 爆速类似 RDX.

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材料 18. 中国人最近合成的新含能盐,5号产物的密度偏度,但是其他盐可能新能会更好。

5的熔点低,分解温度超过280 摄氏度,有作为可熔铸的炸药的潜力。

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材料19.  北京科技大学做出来的新炸药。6号产物的拥有最佳的性能,密度是所有盐最高的,1.95g/cm^3。 撞击感度和 TKX-50 类似,19J,对于摩擦顿感。爆速接近 9,300 m/s。 分解温度在 171 摄氏度。

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天泽作者
5年10个月前 IP:美国
850448

材料20.

shreeve 带中国学生合成的新炸药,3-H2O 的爆速类似于 RDX, 3的 N2H5+ 盐爆速比 RDX 稍高。比较顿感。


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材料21.  含硼的 B(NO2)2- 盐, N(NO2)3 已被德国人合成,请看 https://www.kechuang.org/t/83059

 

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材料 22.

 还是 shreeve 老师的新炸药。这是第一次 [C(NO2)2]2- 被合成。炸药性能请看下面。

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材料22 性能:

 

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 材料23。

​又是shreeve 的作品,9号产物,是一个新型顿感炸药。9的密度 (1.85g/cm3),爆速(8570m/s),爆压(31.4GPA)都类似于 RDX。9号产物比 TATB 还顿感,反而性能更好。TATB 的爆速只有 8179m/s。

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材料24。这是这几年合成到现在性能和稳定性最理想的炸药, TKX-50,爆速9600,但是比TNT 还顿感。这是Shreeve 发现的新型合成方法。

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材料25。

使用上面的合成套路,shreeve 继续合成一些高能材料,16是一个抗高温顿感炸药,感度在 TKX-50 和 TATB 之间,炸药性能和HMX 类似。

 

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​ 材料26。​shreeve 合成的新产品,不过这几个炸药的性能较低。

 

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材料 27。同上。

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 材料28。 ​一系列,产物 5,6, 7,11,的爆速分别为,9474, 9511, 9459, 9453 m/s。这些炸药都比较顿感,而却,感度,爆速,和爆压都非常类似于 TKX-50。其中,高感度产物,4,的爆速超过 9700.

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材料29,中国人最近合成了,N5- 盐后,又是第一个尝试合成 N5- 含能材料的。这些材料因为缺氧,和偏低的密度,导致性能偏低,但是感度也不高,在8-45J 左右.

 

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材料30。这个是美军高能材料研究所 LLNL 在2017 发表的产品,称为三硝基七嗪,(Trinitro-heptazine) 但是因为各种七嗪骨架的产品的溶解性都特别差,导致各种合成难度。以下是美军 在2017 年在这个炸药的合成上的报告,按照报告,使用蜜勒然后硝化失败,新型合成路线研究已经讨论已经开始,结果还没发表。该产物的理论密度在计算中非常之高 >2.0g/cm^3. 而且可能特别高温稳定。

XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX/pdf/890637.pdf

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天泽作者
5年10个月前 IP:美国
850963

材料31(产物5),和 

材料32(产物7)。5 的性能类似 RDX, 而 7 含有罕见的 NF2 基团,NF2大大增高了密度,爆速高达9,000 m/s.

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天泽作者
5年10个月前 IP:美国
850964

材料 33-42 (产物 1-9)。9个新型高氮材料,这些材料对人类的健康危害比普通含能材料低。


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天泽作者
5年10个月前 修改于 5年10个月前 IP:美国
850968

材料43。​材料43,叫TTX (Triazolo-Triazino eXplosive) 是一个新的抗高温,超顿感炸药。材料的爆速 8,600ms (TATB的爆速是 8200),而却感度比 TATB 还低,这个材料的前景非常好,

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天泽作者
5年10个月前 IP:美国
850978

材料 44。​这个炸药最近被 LLNL 合成,炸药性能没有发表。

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天泽作者
5年10个月前 IP:美国
850979

材料 45. 同上

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天泽作者
5年10个月前 修改于 5年10个月前 IP:美国
850980

材料46。同上

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天泽作者
5年10个月前 IP:美国
850981

材料 47。同上,这个的性能看上去很不错。

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天泽作者
5年10个月前 IP:美国
850982

材料 48。同上

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天泽作者
5年10个月前 IP:美国
850983

材料49. 正氧含能材料。产物5的爆速是最高的,所有材料的感度偏高

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天泽作者
5年10个月前 IP:美国
850984

材料50。我们中国人的一个新的含能材料,性能比RDX 稍高,但是感度也偏高。

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天泽作者
5年10个月前 IP:美国
850985

材料51 - 材料59。(产物1-8)其中,产物6的爆速最高,高达 9714 ms,计算方法可能导致这个数字有点夸张。

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天泽作者
5年10个月前 修改于 5年10个月前 IP:美国
850986

材料60, 一个新的 5连氮材料,R-N=N-NR-N=N-R。感度,性能,都很高。

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天泽作者
5年10个月前 IP:美国
850987

材料61-73 (产物1-12)。产物 4,5 的新能最佳,一般在含能材料里,带入恶二唑基团大幅增加热稳定性。产物4,5的爆速在9000左右,而却比RD顿感和热稳定。

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博丽灵梦
5年9个月前 IP:北京
851627

感觉是在努力挖掘结构潜力……

但是优化的方向已经不完全是猛度了,更多地考虑了实用性,尤其是安定性/感度/成本……

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博丽灵梦
5年9个月前 IP:北京
851628

真正能够实用化的物质,猛度看起来也不过如此了,但是成本等等综合性能还有很大的提升空间


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哈哈哈哈哈士奇
5年9个月前 IP:辽宁
851634
引用天泽发表于14楼的内容
材料60, 一个新的 5连氮材料,R-N=N-NR-N=N-R。感度,性能,都很高。 

请问下这个材料60的取代基有没有标定?

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3年10个月前 IP:北京
885992

感觉制约这种高氮材料发展的主要原因还是成本。。。氨基四唑就挺贵的

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