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1,3-二氨基-2,4,6-三硝基苯

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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
別名 DATB
二氨基三硝基苯
2,4,6-三硝基苯二胺
識別
CAS號 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
性質
化學式 C6H5N5O6
摩爾質量 243.13 g·mol⁻¹
外觀 黃色粉狀結晶[1]
密度 1.838g/cm3[2]
熔點 286°C[2]
288 °C[1]
溶解性（水） 不溶[3]
溶解性 不溶於乙醇、乙醚；
微溶於四氯化碳、丙酮、乙酸乙酯；
溶於四氫呋喃、二甲基甲酰胺、二甲基亞碸[3]
熱力學[2]
ΔfHm⦵298K -98.74kJ·mol−1
ΔcHm⦵ -2976.7kJ·mol−1
Cp 70.2J·mol-1·K-1
爆炸性
撞擊感度 78.4J[4]
摩擦感度 >350N（鈍感）[2]
爆速 7414m/s（1.765g/cm3）[5]
7659m/s（1.816g/cm3）[2]
結構
空間群 Pc[6]
相關物質
相關化合物 TATB
若非註明，所有數據均出自標準狀態（25 ℃，100 kPa）下。

三硝基間苯二胺（代號：DATB[註 1]）是一種鈍感的耐熱炸藥，主要作為壓裝炸藥和火箭推進劑改性劑使用，曾用於裝填AIM-7E空對空導彈戰鬥部[7]。三硝基間苯二胺的系統命名法名稱為1,3-二氨基-2,4,6-三硝基苯，僅較TATB分子少一個氨基，該結構也導致二者具有耐熱、鈍感等諸多相似性質[3][8]。

為便於敘述，下文統一稱三硝基間苯二胺為DATB。

物理性質

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DATB屬單斜晶系，空間群為Pc，其晶胞參數為a=0.7039nm，b=0.5169nm，c=1.1583nm，β=95.22°，V=0.4358nm3。DATB的每個單胞內包含44個原子[註 2]，在氫鍵的作用下，晶體內分子沿a軸呈鏈狀結構分佈，與TATB和石墨的層狀結構存在顯著差異[9]。DATB的晶體結構會隨着壓力改變而變化，其趨勢為隨着壓力上升，a、b、c均會減小，其中當壓力達到7.5GPa附近時，DATB結構會發生突變，a、c迅速下降但b迅速上升，此時DATB晶體結構失穩，該突變發生後晶胞參數變化率恢復正常[10]。

DATB在常規溶劑中溶解性較差，其不溶於水、乙醇、正丙醇和乙醚，微溶於苯、二氯乙烷、四氯化碳、丙酮、硝基甲烷和乙酸乙酯，但其在四氫呋喃、二甲基甲酰胺和二甲基亞碸中溶解性較好[3][註 3]。

DATB熱安定性能優良，在100°C環境下安置48小時失重約0.1%，第二個48小時失重約0.01%。250°C環境下，前2小時失重約4.6%，4小時失重約5.8%[5]。

DATB熔點約286°C，其DSC曲線在286.3°C有尖銳吸熱峰[註 4]，隨後在345°C附近出現分解放熱峰，即DATB的熱解過程為先熔化後分解。DATB熱分解過程中，硝基與氨基的IR特徵吸收先於苯環消失[註 5]，前兩者在較早期的反應中分解出一氧化氮、氫氣、水等氣體，後者則在較晚期的反應中放出一氧化氮、氰化氫、一氧化碳等氣體並最終進一步分解放出二氧化碳和一氧化碳[12]。

製備工藝

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DATB可通過多種原料經不同工藝流程製備，其主要方法包括：以間二甲氧基苯（英語：1,3-Dimethoxybenzene）為原料，經磺化、硝化、胺化步驟，最終製成DATB；以間硝基苯胺為原料，經硝化、胺化製成DATB[5]；以苯甲酸為原料，經定位硝化、胺化、二次硝化、二次胺化，最終製成DATB[13]。三種製備方法流程示意圖如下：

以間二甲氧基苯為原料：[3]

以間硝基苯胺為原料：[5]

以苯甲酸為原料：[13]

爆炸性能

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密度為1.79g/cm3時，DATB爆壓為24.3GPa，爆熱4714kJ/kg，爆速7520m/s[4]。此外，DATB爆速還與其密度正相關：1.765g/cm3時爆速為7414m/s，1.816g/cm3時爆速為7659m/s[2][5]。

註釋

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  1. ^ 該代號為三硝基間苯二胺英語系統命名法1,3-Diamino-2,4,6-trinitrobenzene的縮寫。
  2. ^ 可簡單理解為每個單胞包含2個DATB分子。
  3. ^ 部分文獻與上述內容存在一定差異，如一篇1985年的文獻中記載DATB不溶於苯、四氯化碳、乙酸乙酯，微溶於乙醇，但這些差異僅限於不溶和微溶區間，對物質的實際使用影響有限[11]。
  4. ^ 標誌286.3°C為精確熔點。
  5. ^ 即側面印證硝基與氨基先於苯環參與熱解反應。

參考文獻

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  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 （英語）. 
  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 韋愛勇 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 （英語）. 
  5. ^ 5.0 5.1 5.2 5.3 5.4 劉景爛; 堪希強; 王鳳山. 间硝基苯胺制备DATB的工艺研究. 火炸藥. 1991, (04): 17–23. ISSN 1004-9363. CNKI HZYY199104003 （中文（簡體））. 
  6. ^ Holden, J. R. The structure of 1,3-diamino-2,4,6-trinitrobenzene, form I. Acta Crystallographica. 1967, 22 (4): 545–550. ISSN 0365-110X. doi:10.1107/s0365110x67001100 （英語）. 
  7. ^ 趙國祿. F—15J武器系统—麻雀AIM—7F. 航空兵器. 1981, (06): 48. ISSN 1673-5048. doi:10.19297/j.cnki.41-1228/tj.1981.06.012. CNKI HKBQ198106011 （中文（簡體））. 
  8. ^ 周紅萍. 氨基硝基苯并氧化呋咱的合成及性能研究. 碩士學位論文 (中國工程物理研究院). 2003. CNKI 2003113023.nh （中文（簡體））. 
  9. ^ Kohno, Yuji; Hiyoshi, Reiko I.; Yamaguchi, Yoshitaka; Matsumoto, Shinya; Koseki, Atsushi; Takahashi, Osamu; Yamasaki, Katsuyoshi; Ueda, Kazuyoshi. Molecular Dynamics Studies of the Structural Change in 1,3-Diamino-2,4,6-trinitrobenzene (DATB) in the Crystalline State under High Pressure. Journal of Physical Chemistry A. 2008, 113 (11): 2551–2560. ISSN 1089-5639. PMID 19231880. doi:10.1021/jp809240x （英語）. 
  10. ^ 王文鵬. 高压下含能材料结构稳定性的原位拉曼散射实验与第一性原理计算研究. 博士學位論文 (西南交通大學). 2017. CNKI 1017298542.nh （中文（簡體））. 
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  12. ^ 陳智群; 鄭曉華; 劉子如; 汪淵; 潘清. TATB、DATB热分解动力学和机理研究. 固體火箭技術. 2005, (03): 201–204. ISSN 1006-2793. CNKI GTHJ200503012 （中文（簡體））. 
  13. ^ 13.0 13.1 魏運洋. DATB,TATB和其中间体的新合成法. 兵工學報. 1992, (02): 79–81. ISSN 1000-1093. CNKI BIGO199202013 （中文（簡體））. 

參考書籍

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  • Koch, Ernst-Christian. High Explosives, Propellants, Pyrotechnics 1st English Edition. Berlin/Boston: Walter de Gruyter GmbH. 2021. ISBN 978-3-11-066052-4 （英語）. 
  • 韋愛勇. 单质与混合火工药剂 第1版. 哈爾濱: 哈爾濱工程大學出版社. 2014. ISBN 978-7-5661-0750-3 （中文（簡體））. 
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