四氮杂大环含能化合物(TFFA)合成、表征与量子化学研究

Abstract

以3, 4-双(3′-氨基呋咱-4′-基)呋咱氧化呋咱(DATF)和三氯异氰脲酸为原料, 通过氧化反应得到大环含能化合物四呋咱并[3, 4-c:3′′, 4′′-g:3′′′, 4′′′-k:3′′′′′, 4′′′′′-o]双氧化呋咱并[3′, 4′-c:3′′′′, 4′′′′-m] [1, 2, 9, 10]四氮杂环十六辛烯(TFFA), 产率为52.3%。采用核磁共振、红外光谱、质谱和元素分析等表征了结构, 并探讨了三氯异氰脲酸氧化DATF的反应机理。利用差示扫描量热法(DSC)、热重-微商热重法(TG-DTG)等研究了TFFA的热行为, 分解峰温为215.2 ℃, 表明其热稳定性较好。运用B3LYP方法, 在6-31G(d, p)基组水平上对TFFA的结构进行了优化, 在振动分析的基础上得到了温度对热力学性能影响的关系式; 通过Kamlet-Jacobs公式计算并预估了TFFA的物化与爆轰性能, 其密度1.86 g·cm -3 、生成焓1905 kJ·mol -1 、爆速8775 m·s -1 、爆压38.92 GPa和爆热7015 kJ·kg -1 。