1,3-二氨基-2,4,6-三硝基苯

1,3-二氨基-2,4,6-三硝基苯
IUPAC名
2,4,6-trinitrobenzene-1,3-diamine
1,3-二氨基-2,4,6-三硝基苯
别名 DATB
二氨基三硝基苯
2,4,6-三硝基苯二胺
识别
CAS号 1630-08-6  checkY
PubChem 15396
ChemSpider 14655
SMILES
 
  • C1=C(C(=C(C(=C1[N+](=O)[O-])N)[N+](=O)[O-])N)[N+](=O)[O-]
InChI
 
  • 1S/C6H5N5O6/c7-4-2(9(12)13)1-3(10(14)15)5(8)6(4)11(16)17/h1H,7-8H2
InChIKey FZAZPMLWYUKRAE-UHFFFAOYSA-N
EINECS 216-626-4
性质
化学式 C6H5N5O6
摩尔质量 243.13 g·mol⁻¹
外观 黄色粉状结晶[1]
密度 1.838g/cm3[2]
熔点 286°C[2]
288 °C[1]
溶解性（水） 不溶[3]
溶解性 不溶于乙醇、乙醚；
微溶于四氯化碳、丙酮、乙酸乙酯；
溶于四氢呋喃、二甲基甲酰胺、二甲基亚砜[3]
热力学[2]
ΔfHm⦵298K -98.74kJ·mol−1
ΔcHm⦵ -2976.7kJ·mol−1
Cp 70.2J·mol-1·K-1
爆炸性
撞击感度 78.4J[4]
摩擦感度 >350N（钝感）[2]
爆速 7414m/s（1.765g/cm3）[5]
7659m/s（1.816g/cm3）[2]
结构
空间群 Pc[6]
相关物质
相关化合物 TATB
若非注明，所有数据均出自标准状态（25 ℃，100 kPa）下。

三硝基间苯二胺（代号：DATB[註 1]）是一种钝感的耐热炸药，主要作为压装炸药和火箭推进剂改性剂使用，曾用于装填AIM-7E空对空导弹战斗部[7]。三硝基间苯二胺的系统命名法名称为1,3-二氨基-2,4,6-三硝基苯，仅较TATB分子少一个氨基，该结构也导致二者具有耐热、钝感等诸多相似性质[3][8]。

为便于叙述，下文统一称三硝基间苯二胺为DATB。

物理性质

DATB属单斜晶系，空间群为Pc，其晶胞参数为a=0.7039nm，b=0.5169nm，c=1.1583nm，β=95.22°，V=0.4358nm3。DATB的每个单胞内包含44个原子[註 2]，在氢键的作用下，晶体内分子沿a轴呈链状结构分布，与TATB和石墨的层状结构存在显著差异[9]。DATB的晶体结构会随着压力改变而变化，其趋势为随着压力上升，a、b、c均会减小，其中当压力达到7.5GPa附近时，DATB结构会发生突变，a、c迅速下降但b迅速上升，此时DATB晶体结构失稳，该突变发生后晶胞参数变化率恢复正常[10]。

DATB在常规溶剂中溶解性较差，其不溶于水、乙醇、正丙醇和乙醚，微溶于苯、二氯乙烷、四氯化碳、丙酮、硝基甲烷和乙酸乙酯，但其在四氢呋喃、二甲基甲酰胺和二甲基亚砜中溶解性较好[3][註 3]。

DATB热安定性能优良，在100°C环境下安置48小时失重约0.1%，第二个48小时失重约0.01%。250°C环境下，前2小时失重约4.6%，4小时失重约5.8%[5]。

DATB熔点约286°C，其DSC曲线在286.3°C有尖锐吸热峰[註 4]，随后在345°C附近出现分解放热峰，即DATB的热解过程为先熔化后分解。DATB热分解过程中，硝基与氨基的IR特征吸收先于苯环消失[註 5]，前两者在较早期的反应中分解出一氧化氮、氢气、水等气体，后者则在较晚期的反应中放出一氧化氮、氰化氢、一氧化碳等气体并最终进一步分解放出二氧化碳和一氧化碳[12]。

制备工艺

DATB可通过多种原料经不同工艺流程制备，其主要方法包括：以间二甲氧基苯（英语：1,3-Dimethoxybenzene）为原料，经磺化、硝化、胺化步骤，最终制成DATB；以间硝基苯胺为原料，经硝化、胺化制成DATB[5]；以苯甲酸为原料，经定位硝化、胺化、二次硝化、二次胺化，最终制成DATB[13]。三种制备方法流程示意图如下：

以间二甲氧基苯为原料：[3]

以间硝基苯胺为原料：[5]

以苯甲酸为原料：[13]

爆炸性能

密度为1.79g/cm3时，DATB爆压为24.3GPa，爆热4714kJ/kg，爆速7520m/s[4]。此外，DATB爆速还与其密度正相关：1.765g/cm3时爆速为7414m/s，1.816g/cm3时爆速为7659m/s[2][5]。

注释

  1. ^ 该代号为三硝基间苯二胺英语系统命名法1,3-Diamino-2,4,6-trinitrobenzene的缩写。
  2. ^ 可简单理解为每个单胞包含2个DATB分子。
  3. ^ 部分文献与上述内容存在一定差异，如一篇1985年的文献中记载DATB不溶于苯、四氯化碳、乙酸乙酯，微溶于乙醇，但这些差异仅限于不溶和微溶区间，对物质的实际使用影响有限[11]。
  4. ^ 标志286.3°C为精确熔点。
  5. ^ 即侧面印证硝基与氨基先于苯环参与热解反应。

参考文献

  1. ^ 1.0 1.1 Siele, V. I.; Warman, Maurice. Preparation of 1,3-Difluoro-2,4,6-trinitrobenzene. The Journal of Organic Chemistry. 1962, 27 (5): 1910–1911. ISSN 0022-3263. doi:10.1021/jo01052a523 （英语）. 
  2. ^ 2.0 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 Koch 2021，第228頁.
  3. ^ 3.0 3.1 3.2 3.3 3.4 韦爱勇 2014，第51-52頁.
  4. ^ 4.0 4.1 Hussein, Ahmed K.; Zeman, Svatopluk; Elbeih, Ahmed. Cis-1,3,4,6-Tetranitrooctahydroimidazo-[4,5-d]Imidazole (BCHMX) as a Part of Low Sensitive Compositions based on DATB or HNAB. Propellants, Explosives, Pyrotechnics. 2020, 46 (2): 322–328. ISSN 0721-3115. doi:10.1002/prep.202000160 （英语）. 
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参考书籍

  • Koch, Ernst-Christian. High Explosives, Propellants, Pyrotechnics 1st English Edition. Berlin/Boston: Walter de Gruyter GmbH. 2021. ISBN 978-3-11-066052-4 （英语）. 
  • 韦爱勇. 单质与混合火工药剂 第1版. 哈尔滨: 哈尔滨工程大学出版社. 2014. ISBN 978-7-5661-0750-3 （中文（简体））.