新型化學能源（含能材料）—2，6-二氨基-3,5-二硝基吡啶-1-氧化物

李玉萍（山西師范大學化學與材料科學學院，山西　臨汾　041000）

新型化學能源（含能材料）—2，6-二氨基-3,5-二硝基吡啶-1-氧化物

李玉萍（山西師范大學化學與材料科學學院，山西臨汾041000）

綜述了新型化學能源ANPyO，即闡述了2，6-二氨基-3，5-二硝基吡啶-1-氧化物（2，6-diamino-3，5-dinitropyridine-1-oxides，ANPyO）的發(fā)現(xiàn)、發(fā)展、性能、合成、精制、展望。做為具有潛能的新型含能材料，其頓感性廣受關注，很多新的合成方法也漸漸被發(fā)現(xiàn)。其在炸藥的應用中有重要的地位。

ANPyO；性能；合成

含能材料不僅做為武器的一種能源，又是武器的一個重要部件，但之前研究的化學能源有很多缺點，所以發(fā)展是必然的。最早發(fā)現(xiàn)ANPyO的是Ritter和Licht，他們以2，6-二氨基吡啶為原料，經過硝化和氧化等步驟，得到了這種新型化合物，這是一種新型的高能鈍感炸藥。但是不論當時研究其性質的人多不多，確定的是關于其性質的研究報道卻很少，在一定程度上使這種新展現(xiàn)給大家的化合物卻很少被應用。但隨著后來對其的深入研究，其性能和合成方法也逐漸完善起來。

1　性能

ANPyO是一種粉末狀小顆粒，顯金黃色，分子呈平面狀，分子可形成分子間、分子內氫鍵，所以分子為層狀或片狀，理論密度為1.878g／cm3，實測爆速7294m/s，實測爆壓28GPa，成本低。它是一種高能鈍感炸藥，具有很低的沖擊波感度，能量幾乎達到了HMX，相能介于HMX、TATB之間。溶于二甲基亞砜（DMSO）、三氟乙酸（CF3COOH）、N，N-二甲基酰胺（DMF）。

ANPyO本身的成型性較差，所以需改善其成型性能，一般都是添加一些粘結劑，比如丁腈橡膠或氟橡膠。如果以ANPyO為基，能制成耐熱的混合炸藥，爆速、破甲深度和裝藥密度也會大大提高，但機械感度會稍有降低。

ANPyO的高效、鈍感的含能催化劑也隨即被研發(fā)出來，即合成了ANPyO的三種過渡金屬配合物，它們分別是Ni（Ⅱ），Cu（Ⅱ）和Fe（Ⅱ）的配合物。“鍥入”過渡金屬后，使ANPyO穩(wěn)定性和安全性能有進一步的提升。

2　合成和精制

2.1合成

一般采用Ritter-Licht方法（硝化法）進行合成，但是，ANPyO總收率為45%左右，可見產率較低，這是由于硝化反應本就伴隨著副反應，例如：中間體和產物的硝解、水解；反應使用的硝化劑也是濃硝酸，會加大原料本身的副反應，所以即使生成目標產物，也會摻雜很多的副產物，純化時步驟也比較復雜。原料上的N原子活性低，所以需要的反應條件也比較劇烈，使反應過程有一定的危險性。再加上反應溶劑需求量大，反應時間較長，尋求新的合成方法必不可少。

研究發(fā)現(xiàn)，通過使用超酸硝化劑、H2SO4/NaHSO4作催化劑，收率大大提高，產品純度提高，后續(xù)處理有所簡化，但仍然沒有擺脫一些缺陷，如：溫度高，反應時間長。之后又研究發(fā)現(xiàn)先保護氨基再進行反應，不僅可以使反應簡單安全的進行，還可以提高產率。

2.2精制

經?；?、重結晶和還原等過程可以精制ANPyO，這樣更滿足了LOVA（低易損彈藥）的需求。一般用CF3COOH對產物進行重結晶，因為CF3COOH重結晶后使樣品的機械感度最低、粒度最小。DMSO和DMF也可以對ANPyO重結晶精制，但效果都不如CF3COOH。

3　展望

ANPyO是由Jackson和Wing首次合成TATB后逐漸被發(fā)現(xiàn)的，當時國內外均在研究，其被發(fā)現(xiàn)也是由于結構和性能與TATB相似。被發(fā)現(xiàn)后，由于其合成工藝簡單安全，又有豐富的原料，逐漸被很多人重視了起來。后又對其的合成成本進行了計算，發(fā)現(xiàn)成本也很低，不到TATB的l／3，因此很多人預測，ANPyO在不久的將來會替代TATB。ANPyO還有一個突出的優(yōu)點在于成品易于精制。精制的方法一般是重結晶，精制后可獲得不同粒度的晶體，可以放大生產?，F(xiàn)在又有人用ANPyO對硝胺類炸藥進行鈍感，這又會給炸藥領域帶來前所未有的影響。

如此看來，ANPyO有很好的發(fā)展前景，甚至會得到比TATB更好的應用，它至合成以來，很多性能都取得了很大的進展。但它的發(fā)展仍有很多的限制因素，比如合成中存在毒性問題；并且精制時要大量的溶劑且溶解性差；其的應用也需要深入開展?；蛟S這些會成為ANPyO研究的一個重要方向。作為一種新型鈍感炸藥，其合成、精制的研究廣受關注。然而，一些客觀因素的影響使得ANPyO獲得時條件難以達到，就算條件達到產物也很不純，采用三氟乙酸雖可改善反應條件和純度，但這樣不僅會增加毒性，還會增加成本，因此進一步開發(fā)條件好純度高的制備方法將是今后的研究熱點，另外，ANPyO開發(fā)后還沒有進行應用的研究，這也將成為今后研究的熱點。

［1］成健.吡啶類鈍感炸藥的合成、表征和性能研究［D］.南京：南京理工大學博士論文，2011.

［2］何志偉，劉祖亮.2，6-二氨基-3，5-二硝基吡啶-1-氧化物為基的耐熱混合炸藥性能［J］.含能材料，2010，18（1）：97－101.

李玉萍（1993.1—)女，山西省大同人，臨汾市堯都區(qū)山西師范大學，化學專業(yè)，本科生。