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1,3-二氨基-2,4,6-三硝基苯

化合物

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]。

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。

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）. 
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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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