全氘代NQ 和FOX?7 的合成

張 理，白亮飛，李 昊，黃嘉偉，諶紅陽，夏元華，楊海君

1 引言

硝 基 胍（NQ）和1，1?二 氨 基?2，2?二 硝 基 乙 烯（FOX?7）是重要的軍事戰(zhàn)略物資，具有安定性良好、感度低、能量密度高等特點［1］，可用作推進劑、發(fā)射藥和炸藥的組分，廣泛應(yīng)用于火炸藥領(lǐng)域［2］。近年來，化學(xué)家對非氘代NQ 和FOX?7 的合成方法、分子動力學(xué)計算、晶體結(jié)構(gòu)、熱化學(xué)性能等展開了大量研究［3-6］，亦對全氘代NQ?d4和FOX?7?d4進行了量子計算、色散力以及高壓穩(wěn)定性等研究［7-10］。目前，NQ?d4和FOX?7?d4的合成研究較少。2013 年，Juliano 等［10］通過氘水重結(jié) 晶 的 方 法 來 合 成NQ?d4；2015 年，Tao 等［8］先 將FOX?7 溶解于5% NaOD/D2O 溶液中，進一步加入氘代硫酸來合成FOX?7?d4。這兩種方法均需大量的氘代試劑，成本較高。

中子技術(shù)能夠以非破壞的方式測試含能材料微觀結(jié)構(gòu)、內(nèi)部應(yīng)力等重要信息，已成為含能材料研究不可或缺的工具［11-13］。在中子衍射等測試過程中，由于氫原子的非相干散射信號太強，會嚴重影響中子衍射測試的信噪比，而氘和氚原子的相干散射信號顯著，因此測試時需事先將待測含能化合物進行氘代［14-16］。氘置換氫原子后，不僅有利于含能材料的相關(guān)中子技術(shù)研究，也可基于同位素效應(yīng)或同位素標(biāo)記對其熱力學(xué)、動力學(xué)、反應(yīng)機理、老化和降解等進行研究［17-20］。1954年，Hvidt等［21］首次發(fā)現(xiàn)氫氘（H/D）交換現(xiàn)象，即蛋白質(zhì)中的氫原子會被氘水中的氘原子所替代。后續(xù)研究發(fā)現(xiàn)含有活潑氫質(zhì)子的化合物均可與氘水等氘代溶劑發(fā)生氫氘交換［22-24］，從而用于氘代化合物的合成。

為了制備適用于中子技術(shù)研究的NQ?d4和FOX?7?d4材 料，本 研……