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1,3-二氨基-2,4,6-三硝基苯

化合物

三硝基间苯二胺（代号：DATB[注 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]。

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。

为便于叙述，下文统一称三硝基间苯二胺为DATB。

物理性质

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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[注 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][注 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[注 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[注 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

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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

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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

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  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

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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 （英语）. 
  2. ^ 2.0 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 Koch 2021，第228页.
  3. ^ 3.0 3.1 3.2 3.3 3.4 韦爱勇 2014，第51-52页.
  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）. 
  5. ^ 5.0 5.1 5.2 5.3 5.4 刘景烂; 堪希强; 王凤山. 间硝基苯胺制备DATB的工艺研究. 火炸药. 1991, (04): 17–23. ISSN 1004-9363. CNKI HZYY199104003 （中文（简体））. 
  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 （英语）. 
  7. ^ 赵国禄. 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（简体））. 
  8. ^ 周红萍. 氨基硝基苯并氧化呋咱的合成及性能研究. 硕士学位论文 (中国工程物理研究院). 2003. CNKI 2003113023.nh （中文（简体））. 
  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 （英语）. 
  10. ^ 王文鹏. 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. 博士学位论文 (西南交通大学). 2017. CNKI 1017298542.nh （中文（简体））. 
  11. ^ 李克昌. 国外混合炸药成分分析简介. 火炸药. 1985, (04): 9–25+66. ISSN 1004-9363. CNKI HZYY198504001 （中文（简体））. 
  12. ^ 陈智群; 郑晓华; 刘子如; 汪渊; 潘清. TATB、DATB热分解动力学和机理研究. 固体火箭技术. 2005, (03): 201–204. ISSN 1006-2793. CNKI GTHJ200503012 （中文（简体））. 
  13. ^ 13.0 13.1 魏运洋. DATB,TATB和其中间体的新合成法. 兵工学报. 1992, (02): 79–81. ISSN 1000-1093. CNKI BIGO199202013 （中文（简体））. 

参考书籍

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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））. 
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