CHINESE JOURNAL OF ENERGETIC MATERIALS
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4,4′-二(氯偕二硝基甲基)-3,3′-偶氮呋咱的晶体结构和热稳定性
作者:
作者单位:

(1. 南京理工大学化工学院, 江苏 南京 210094; 2. 中国工程物理研究院化工材料研究所, 四川 绵阳 621999)

作者简介:

顾昊(1993-),男,硕士研究生,主要从事含能材料的合成与性能研究。e-mail: 2267368050@qq.com 通信联系人: 程广斌(1967-),男,教授,主要从事有机合成化学研究。e-mail: gcheng@mail.njust.edu.cn 范桂娟(1983-),女,副研究员,主要从事新型含能材料的合成与性能研究。e-mail: fanguijuan@caep.cn

通讯作者:

程广斌(1967-),男,教授,主要从事有机合成化学研究。e-mail: gcheng@mail.njust.edu.cn 范桂娟(1983-),女,副研究员,主要从事新型含能材料的合成与性能研究。e-mail: fanguijuan@caep.cn

基金项目:

中国工程物理研究院科学技术发展基金项目(2015B0302055); 国家自然科学基金青年基金项目(11402237)和国家自然科学基金-中国工程物理研究院联合基金重点项目(U1530262)


Crystal Structure and Thermal Stability of 4,4′-Bis(chlorodinitromethyl)-3,3′-azofurazan
Author:
Affiliation:

(1. School of Chemical Engineering,Nanjing University of Science and Technology, Nanjing 210094, China; 2. Institute of Chemical Materials, China Academy of Engineering Physics, Mianyang 621999, China)

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    摘要:

    为了获得4, 4′-二(氯偕二硝基甲基)-3, 3′-偶氮呋咱(BCNAF)的晶体结构, 以4, 4′-二氰基-3, 3′-偶氮呋咱为原料, 经三步合成了BCNAF。以无水甲醇为溶剂, 采用溶剂挥发法获得了目标化合物的黄色块状单晶。利用X-射线单晶衍射技术对单晶结构进行了表征。结果表明, 该分子在293(2) K下晶体密度为1.869 g·cm-3, 单晶结构为单斜晶系, 空间群为P21/n, 晶胞参数为a=7.5846(14) Å, b=8.4227(15) Å, c=12.324(2) Å, β=90.880(4)°, V=787.2(2) Å3, Z=2, μ=0.494 mm-1, F(000)=440。分子结构高度对称, 分子间存在的π-π堆积作用以及卤键作用, 可以提高BCNAF的稳定性。用差热扫描量热对晶体进行热分析, 结果表明其分解温度为142 ℃。基于Guassian 09和等键反应计算得到其固相生成热为816.5 kJ·mol-1, 优于RDX。采用EXPLO5预测其理论爆速为8400 m·s-1, 爆压为30.8 GPa, 与RDX相当。

    Abstract:

    4, 4′-Bis(chlorodinitromethyl)-3, 3′-azofurazan(BCNAF) was synthesized by using 4, 4′-dicyano-3, 3′-azofurazan as the starting material. The single crystal of target compound was cultivated by slow evaporation from methanol and its crystal structure was determined by X-ray single-crystal diffraction. Results show that it belongs to monoclinic system, space group P21/n, with cell parameters of a=7.5846(14) Å, b=8.4227(15) Å, c=12.324(2) Å, β=90.880(4)°, V=787.2(2) Å3, Z=2, μ=0.494 mm-1, F(000)=440. Crystal packing suggests that BCNAF is stabilized by highly symmetric structure, intermolecular π-π interaction as well as intramolecular halogen bonds. The thermal behavior of 4, 4′-bis(chlorodinitromethyl)-3, 3′-azofurazan was studied by using DSC-TG instrument, which showed that its decomposition peak was 142 ℃. Its calculated heats of formation is 816.5 kJ·mol-1 by using Guassian09 and isodesmic reactions, which is higher than that of RDX. Its calculated detonation velocity (D) and detonation pressure (p) by EXPLO5 code are 8400 m·s-1 and 30.8 GPa, respectively, which are close to those of RDX.

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顾昊,马卿,杨红伟,等.4,4′-二(氯偕二硝基甲基)-3,3′-偶氮呋咱的晶体结构和热稳定性[J].含能材料, 2017, 25(7):585-590. DOI:10.11943/j. issn.1006-9941.2017.07.009.
GU Hao, MA Qing, YANG Hong-wei, et al. Crystal Structure and Thermal Stability of 4,4′-Bis(chlorodinitromethyl)-3,3′-azofurazan[J]. Chinese Journal of Energetic Materials, 2017, 25(7):585-590. DOI:10.11943/j. issn.1006-9941.2017.07.009.

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  • 收稿日期: 2017-03-06
  • 最后修改日期: 2017-03-29
  • 录用日期: 2017-04-19
  • 在线发布日期: 2017-07-14
  • 出版日期: 2017-07-21