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3,3'-二氨基-2,2',4,4',6,6'-六硝基联苯

化合物
（重定向自C12H6N8O12）

3,3'-二氨基-2,2',4,4',6,6'-六硝基联苯（代号：DIPAM）是一种联苯型耐热炸药，可用于装填导爆索和切割索，是美军的许用传爆药之一，目前关于该药的信息主要来自美国海军部下属机构的早期实验。

3,3'-二氨基-2,2',4,4',6,6'-六硝基联苯
IUPAC名
3-(3-amino-2,4,6-trinitrophenyl)-2,4,6-trinitroaniline
3,3'-二氨基-2,2',4,4',6,6'-六硝基联苯
别名 DIPAM
六硝基联苯胺
二苦胺[1]
识别
CAS号 17215-44-0  checkY
PubChem 87004
ChemSpider 78479
SMILES
 
  • C1=C(C(=C(C(=C1[N+](=O)[O-])N)[N+](=O)[O-])C2=C(C(=C(C=C2[N+](=O)[O-])[N+](=O)[O-])N)[N+](=O)[O-])[N+](=O)[O-]
InChI
 
  • 1S/C12H6N8O12/c13-9-5(17(25)26)1-3(15(21)22)7(11(9)19(29)30)8-4(16(23)24)2-6(18(27)28)10(14)12(8)20(31)32/h1-2H,13-14H2
InChIKey QTYYIZYAWHBAHQ-UHFFFAOYSA-N
性质
化学式 C12H6N8O12
摩尔质量 454.22 g·mol⁻¹
外观 黄色针状晶体[2]
密度 1.79g/cm3[2]
熔点 306°C[2]
溶解性 不溶于甲苯和二甲苯[3]
微溶于氯仿
溶于丙酮、二甲基甲醯胺、二甲基亚砜、硝酸[1]
热力学[2]
ΔfHm⦵298K -28.45kJ·mol-1
ΔcHm⦵ -5551.3kJ·mol-1
爆炸性[2]
爆速 7490m/s（1.79g/cm3）
若非注明，所有数据均出自标准状态（25 ℃，100 kPa）下。

物理性质

DIPAM晶体属单斜晶系，β=95°3'。通过丙酮-乙醇溶剂体系重结晶制得的DIPAM粒径一般为10至30微米，散装密度[註 1]为0.26至0.5g/ml，加速浓缩可进一步降低粒径和散装密度，但会造成产品流散性下降，进而导致小口径容器装填困难并引发扬尘问题[4]。

DIPAM在丙酮、四氢呋喃、1,4-二𫫇烷、硝基苯、二甲基甲酰胺中的溶解度依次递增。使用上述溶剂重结晶得到的产品一般为细针状或薄片状结晶，产率较低且真空安定性存在缺陷。使用四氢呋喃与甲苯、四氯化碳、二甲苯或硝基苯组成二元体系，或是采用丙酮-乙酸、丙酮-四氯化碳、二𫫇烷-甲苯、二𫫇烷-二甲苯二元体系进行重结晶操作则能得到较大的柱状结晶，散装密度可达0.77g/ml[4]。

DIPAM热稳定性能较好，其在210°C环境下放置48小时无失重，在290°C环境下依然能够较稳定工作[3]。相较于TATB、HNS等常用耐热炸药，DIPAM在较高温度下表现出特殊性质，其热稳定性能在药块体积较小或封闭环境下表现更佳，但该特性的成因尚无定论[5]。

制备工艺

DIPAM可通过多种方法制得，但每种方法均存在一定缺陷[6][7]。

第一种方法以间溴甲苯为原料，经硝硫混酸处理以在苯环上取代上三个硝基，该步骤产率约为86%。随后加入活性铜粉进行乌尔曼反应形成联苯结构，经重结晶处理后产率约为77%。在提纯后的产物中加入重铬酸钠、硫酸及硝酸，可使苯环上的甲基转化为羟基，产率约为75%。再将产物与吡啶及过量三氯氧磷反应，以88%收率获得二氯六硝基联苯，最终在10°C下加入氨的乙醇溶液反应，经丙酮-乙醇溶剂重结晶，即可制得DIPAM，全流程产率约为39.4%[6][7]。

 

第二种方法以3-溴苯胺（俄语：3-броманилин）为原料，与氯甲酸甲酯和碳酸钠反应以将酯基结构引入氨基，产率约为82%。随后通入硝硫混酸引入硝基，再在150°C下加入活性铜粉发生乌尔曼反应得到联苯结构，最终加入硫酸水解得到DIPAM。该方法在乌尔曼反应步骤存在缺陷，容易发生副反应并生成大量其他物质[7]。

 

第三种方法以3-氨基苯甲醚（英语：m-Anisidine）为原料，经桑德迈尔反应得到3-溴苯甲醚（維基數據所列：Q27269080），产率约为75%。随后加入硝硫混酸以引入3个硝基，产率约为74%，如进行重结晶则产率上升至88%。之后再进行乌尔曼反应及氨化操作即可得到DIPAM，两步产率分别为78%和91%。相较于其他2种方法，该流程产率较高且产品纯净，是DIPAM的主流制备方法[7]。

 

爆炸性能

DIPAM的氧平衡为-52.84%，属负氧平衡炸药[註 2]。其爆热为5900kJ/kg，爆压24.2GPa，密度1.79g/cm3时爆速7490m/s[1][2]。

应用

DIPAM曾用于装填F-15战斗机和F-111战斗轰炸机所用逃生部件的导爆索，在后续测试中，该药表现出良好的热稳定性和长贮安定性[註 3]，被认为可适当增加服役期限和储存寿命[8]。此外，在50小时高温环境测试中，装填DIPAM的导爆索耐热性能明显优于装填HNS的导爆索[9]。

注释

  1. ^ 即单位溶剂中所含DIPAM质量。
  2. ^ 即炸药分子中氧元素无法完全氧化其他元素，表现为爆炸放热低于燃烧热。
  3. ^ 即装填DIPAM的部件在长时间储存或服役后性能无明显变化。

参考文献

  1. ^ 1.0 1.1 1.2 田德余; 赵凤起; 刘剑洪 2011，第358-359頁.
  2. ^ 2.0 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 Koch 2021，第257頁.
  3. ^ 3.0 3.1 韦爱勇 2014，第50頁.
  4. ^ 4.0 4.1 Oesterling, R.E.; Dacons, J.C. Heat Resistant Explosives XVIII. Recrystallization Techniques for Dipam (报告). Defense Technical Information Center. 1964. doi:10.21236/ad0354119 （英语）. 
  5. ^ Simmons, Herbert T. Heat Resistant Explosives. XXI. The thermal stability of DIPAM, 3,3'-Diamino-2,2',4,4;,6,6;-Hexanitrobiphenyl (报告). Defense Technical Information Center. 1965. doi:10.21236/ad0370578 （英语）. 
  6. ^ 6.0 6.1 Dacons, Joseph C.; Adolph, Horst G.; Kamlet, Mortimer J. Heat Resistant Explosives. XIII. Preparation and Properties of 3,3'- Diamino-2,2',4,4',6,6'- Hexanitrobiphenyl (DIPAM) (报告). Defense Technical Information Center. 1962. doi:10.21236/ad0331346 （英语）. 
  7. ^ 7.0 7.1 7.2 7.3 Oesterling, Robert E.; Dacons, Joseph C.; Kaplan, Lloyd A. Heat Resistant Explosives. XV. Alternate Synthetic Routes to 3,3'-Diamino-2,2',4,4',6,6'-hexanitrobiphenyl, DIPAM (报告). Defense Technical Information Center. 1962. doi:10.21236/ad0334076 （英语）. 
  8. ^ Kayser, Eleonore G. Chemical and photographic evaluation of rigid explosive transfer lines. Journal of Hazardous Materials. 1986, 13 (1): 39–50. ISSN 0304-3894. doi:10.1016/0304-3894(86)80004-8 （英语）. 
  9. ^ Bement, L. J.; Kayser, E. G.; Schimmel, M. L. Service life evaluation of rigid explosive transfer lines (报告). NASA Technical Reports. 1983 （英语）. 

参考书籍

  • 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. 哈尔滨: 哈尔滨工程大学出版社. 2014. ISBN 978-7-5661-0750-3 （中文（简体））. 
  • 田德余; 赵凤起; 刘剑洪. 含能材料及相关物手册. 北京: 国防工业出版社. 2011. ISBN 978-7-118-07785-8 （中文（简体））. 
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