Dinitro Trifurazans with Oxy, Azo, and Azoxy Bridges

Abstract

The search of the new low-melting high energetic materials, which match the performance of TNAZ and more available, is the barest necessity. The syntheses of several novel zero-hydrogen but nitrogen and oxygen rich high energetic heterocycles, such as bridged nitrofurazans, were undertaken to test the hypothesis that accumulate furazan ring in such molecule could effectively serve in construction of energetically interesting materials. Eight dinitro trifurazans were synthesized and tested. The series of compounds was prepared in three--five stages from the 3,4-diaminofurazan(10). Oxy bridge was formed by utilizing hydroxyfurazans as nucleophiles. Azo bridge was prepared by oxidizing coupling of amino groups with KMnO4 in acid medium. Transformation of azo bridge to azoxy one was accomplished by mixture of(NH4)2S2O8 and oleum. The set of trifurazans represents a new class of low-melting high energetic materials which are among the most potent CxHyNzOw-explosives known. The isomeric diazoxyfurazans,(28),(29), and(30), differ dramatically in their properties. Liquid diazoxy compound(28) has density of 1.8 g/cm3 and is reach a record figure for CxHyNzOw-oil known. Die Suche nach neuen niedrigschmelzenden energiereichen Materialien, welche die Leistung von TNAZ erreichen oder übertreffen, ist zwingende Notwendigkeit. Die Synthesen von verschiedenen neuartigen nichtwasserstoff-, aber stickstoff- und sauerstoffreichen energetischen Heterocyclen, z.B. Nitrofurazane als Brückenglieder, wurden durchgeführt zur Prüfung der Hypothese, daß akkumulierte Furazanringe in solchen Molekülen wirksam sein könnten für die Konstruktion von energetisch wichtigen Materialien. Acht Dinitrotrifurazane wurden synthetisiert und getestet. Die Verbindungen wurden dargestellt in drei bis fünf Stufen aus 3,4-Diaminofurazan(10). Oxybrücken wurden gebildet durch Verwendung des Hydroxyfurazans als nukleophile Komponente. Azobrücken wurden dargestellt durch oxidierende Kupplung von Aminogruppen mit KMnO4in saurem Medium. Die Umlagerung der Azobrücken in Azoxybrücken wurde erreicht mit einer Mischung aus Ammoniumpersulfat und Oleum. Diese Trifurazanreihe repräsentiert eine neuartige Klasse von niedrigschmelzenden Energiestoffen unter den bekannten wirksamsten CxHyNzOw-Explosivstoffen. Die isomeren Dioxyfurazane(28),(29),(30) unterscheiden sich grundlegend in ihren Eigenschaften. Die flüssige Diazoxyverbindung(28) hat eine Dichte von 1,8 g/cm3und stellt eine Rekordverbindung für ein CxHyNzOw-Ö1 dar. La recherche de nouvelles substances énergétiques à base point de fusion qui atteignent ou surpassent les performances de TNAZ est d'une absolue nécessité. Les synthèses de différents hétérocycles énergétiques nouveaux contenant peu d'hydrogène, mais beaucoup d'azote et d'oxygène, tels que le nitrofurazane comme éléments de pont ont été effectuées pour vérifier l'hypothèse selon laquelle les anneaux accumulés de furazane dans de telles molécules pourraient être efficaces pour la formulation de substances énergétiquement importantes. Huit dinitrofurazanes ont été synthétisés et testés. Les combinaisons ont été représentées dans trois à cinq étages de 3,4-diaminofurazane(10). Des ponts oxydants ont été formés en utilisant l'hydroxyfurazane comme composant nucléophile. Des ponts azo ont été fabriqués par couplage oxydant de groupes amino avec KMnO4 en milieu acide. La transformation des ponts azo en ponts azozy a été obtenue pour un mélange de persulfate d'ammonium et d'oléum. Cette série trifurazane représente une classe nouvelle de substances énergétiques à bas point de fusion parmi les explosifs les plus efficaces CxHyNzOw bien connus. Les dioxyfurazanes isomères(28),(29),(30) se distinguent fondamentalement dans leurs propriétés. Le composé diazoxy(28) a une densité de 1,8 g/cm3 et constitue un composé record pour une huile CxHyNzOw.