六乙酰基六氮杂异伍兹烷的合成

从苄胺和乙二醛出发 ,通过缩合、氢解脱苄等反应合成了高张力高密度笼形化合物——六乙酰基六氮杂异伍兹烷 ( HAIW) ,并经 FTIR、1H NMR、MS( CI)及元素分析等证实该化合物的结构。HAIW是合成六硝基六氮杂异伍兹烷 ( HNIW)的一种极佳中间体 ,而 HNIW是迄今为止密度和能量水平很高的高能量密度化合物。

六乙酰基六氮杂异伍兹烷的合成

HBIW的合成是酸催化下的醛胺缩合，可用的催化剂有甲酸、乙酸、对甲苯磺酸、硝酸、硫酸、盐酸、高氯酸等，其中以对甲苯磺酸、甲酸及高氯酸效果最佳。此外，催化剂用量以0．1mol／1mol苄胺为佳，如酸量过多，使苄胺质子化而致HBIW得率下降。酸用量与HBIW得率的关系为动力学上典型的钟形曲线。

由四乙酰基二甲酰基六氮杂异伍兹烷合成六硝基六氮杂异伍兹烷

六硝基六氮杂异伍兹烷(HNIW)是一笼形硝胺,它是迄今已知的能量最高的高能量密度化合物(HEDC),本文由四乙酰基二甲酰基六氮杂异伍兹烷(TADFIW)合成了HNIW。所合成的HNIW中含有少量(2％～3％)的未硝解完全的副产物,经分离鉴定,确定其为五硝基一甲酰基六氮杂异伍兹烷(PNMFIW)。以此路线合成HNIW有以下优点:催化剂耗量低,反应条件温和,得率高,流程简单等。

三乙酰基三苄基六氮杂异伍兹烷(TATBIW·0.5H_2O)的合成及晶体结构

通过控制六苄基六氮杂异伍兹烷(HBIW)的氢解程度,成功制备了其氢解反应过程中一个重要的中间体三乙酰基三苄基六氮杂异伍兹烷(TATBIW),并对其单晶结构(TATBIW·0.5H_2O)进行了测定,它属三斜晶系,空间群为P-1,a=0.9893(2)nm,b=1.2624(3)nm,c=1.3396(3)nm;V=1.5963(6)nm3,Z=2,Dc=1.194g·cm-3,该化合物的单晶数据未见文献报道.TATBIW的制备有助于我们进一步了解HBIW的氢解反应机理,提高氢解产品得率.

硝-硫混酸硝化四乙酰基六氮杂异伍兹烷制备CL-20反应机理

为了研究四乙酰基六氮杂异伍兹烷(TAIW)的混酸硝化反应机理,采用分阶段终止反应进程的方法,先后分离并表征了五种反应中间体:四乙酰基二硝基六氮杂异伍兹烷、三乙酰基三硝基六氮杂异伍兹烷、二乙酰基四硝基六氮杂异伍兹烷两种异构体以及一乙酰基五硝基六氮杂异伍兹烷。试验结果表明:TAIW笼底的两个游离仲胺基很容易首先发生硝化作用,在升温条件下,四个乙酰基再逐个发生硝解。运用薄层色谱(TLC)技术跟踪了反应进程,检测到了上述全部中间体。

四乙酰基二苄基六氮杂异伍兹烷亚硝解脱苄反应

利用市售无机亚硝解试剂,采用3种不同的方法,在温和条件(30℃左右)下,使四乙酰基二苄基六氮杂异伍兹烷(TADBIW)脱除苄基,转化成HNIW的前体——四乙酰基二亚硝基六氮杂异伍兹烷(TADNSIW),并用FT-IR、MS、1HNMR及元素分析法对TADBIW的脱苄产物进行了结构鉴定。提出了TADBIW亚硝解脱苄反应的机理,TADBIW作为三级胺脱除苄基的反应是以生成烯胺正离子(或称亚胺正离子)为中间体的反应,并由所获得的副产物苯甲醛证明该反应机理。

由四乙酰基二苄基六氮杂异伍兹烷合成六硝基六氮杂异伍兹烷

以四乙酰基二苄基六氮杂异伍兹烷为基质,经亚硝解脱苄合成了四乙酰基二亚硝基六氮杂异伍兹烷(TADNSIW);用纯硝酸氧化TADNSIW制备四乙酰基二硝基六氮杂异伍兹烷(TADNIW),收率93.0%,以上两步反应均在室温下完成。在85℃条件下,TADNIW经硝硫混酸硝解合成了六硝基六氮杂异伍兹烷(HNIW),反应时间50 m in,收率95.1%,质量分数98.80%。用硝硫混酸对TADNSIW进行硝解合成了HNIW,并优化了反应条件,反应温度90℃,反应时间60 m in,硝解剂必须大于14 mL(底物TADNSIW 1.2 g),收率为96.1%,质量分数98.87%。分别用FTIR,1HNMR和元素分析对目标化合物进行了表征。前体TADNSIW和TADNIW分子中只有乙酰基和亚硝基,它们的硝解反应体系较简单,反应时间短、反应条件温和,母液中只含有乙酸和硝解剂,产物易分离。

四乙酰基二氯乙酰基六氮杂异伍兹烷硝解产物中副产物的分离和鉴定

硝解四乙酰基二氯乙酰基六氮杂异伍兹烷 (TADCIW)制备四硝基二氯乙酰基六氮杂异伍兹烷 (TNDCIW)时 ,所得产物经薄层色谱 (TL C)检测发现含有少量副产物。采用柱色谱分离出了该副产物 ,经 FTIR、1H- NMR、MS(CI)及元素分析对副产物的结构进行鉴定 ,确定它为五硝基一氯乙酰基六氮杂异伍兹烷 (PNMCIW) ,这为改进 TADCIW的硝解条件提供了依据。

四乙酰基二硝基六氮杂异伍兹烷分子结构研究

四乙酰基二硝基六氮杂异伍兹烷(TADNIW)是合成六硝基六氮杂异伍兹烷(HNIW)的中间体。该文用Gaussian 98软件包,采用密度泛函理论B3LYP和标准基组6-31G对所选构型进行了全优化计算,在结构上对TADNIW的键长、键角、二面角、Mu lliken电荷及集居数进行了理论分析,发现笼形化合物的六元环成船式构象,硝基处于桥头,骨架以亚稳态存在。结构分析表明,六元环上N—NO2键相对较稳定,采用一般的硝解条件反应不能进行,作者提出了新的反应机理,即水解-硝化假设:含有酰胺基团的一类化合物在含水的硝化介质中首先发生水解生成相应的仲胺,碱性较强的仲胺再在氮硝化催化剂的作用下,迅速硝化成硝胺。计算得到TADNIW分子总能量为-1 583.375 682 a.u.,前线轨道能量差ΔE(ELUMO-EHOMO)为4.123 eV。计算IR谱图与实验IR谱图对比,误差小于20 cm-1。

四乙酰基二硝基六氮杂异伍兹烷的合成与表征

简便易行地合成了CL 20的中间体四乙酰基二硝基六氮杂异伍兹烷(TADN),收率达90%。TADN属于单斜晶系,P21/n空间群,晶体学参数为:a=1.12231(8)nm,b=1.41083(10)nm,c=1.12331(8)nm,Z=4,V=1.7395(2)nm3,dc=1.628g·cm-3,β=102.039(2)°。

二乙酰基四硝基六氮杂异伍兹烷分子和晶体结构

测定了制备 CL- 2 0的中间体二乙酰基四硝基六氮杂异伍兹烷 (DATN)的晶体结构 ,发现其分子中两个乙酰基处于笼子的一个七元环上 ,因而可以认为

四乙酰基二甲酰基六氮杂异伍兹烷的硝解杂质与硝解机理

研究四乙酰基二甲酰基六氮杂异伍兹烷在浓硝酸和硝硫混酸介质中的硝解反应,两种介质体系中的主要硝解产物均为六硝基六氮杂异伍兹烷。采用柱色谱分离从两种硝解产物中得到了两种完全不同的杂质:前者为五硝基一乙酰基六氮杂异伍兹烷;后者为五硝基一甲酰基六氮杂异伍兹烷。硝解产物中存在不同杂质说明,四乙酰基二甲酰基六氮杂异伍兹烷在两种不同的硝解剂中发生的硝解反应遵循不同的硝解机理。

一乙酰基五硝基六氮杂异伍兹烷的晶体结构

为进一步研究四乙酰基六氮杂异伍兹烷(TAIW)硝化制备六硝基六氮杂异伍兹烷(CL-20)反应中副产物一乙酰基五硝基六氮杂异伍兹烷(MPIW)的性质和结构,用硅胶柱层析技术从CL-20产品中分离得到MPIW,对其进行了旋光度测定,并用冷却饱和溶液法得到单晶,以X射线衍射仪测定单晶结构。晶体C8H9N11O11 /1 5C4H8O2 属三斜晶系,空间群为P-1,晶胞参数为a=0 81677(16)nm,b=1 0139(2)nm,c=1 5046(3)nm,β=89 09(3)°,V=1 1720(4)nm3,Z=2,dc=1 608g/cm3,μ=0 144mm-1,F(000) =588。结果表明,晶体中有一个对称中心,存在一对对映异构体,是外消旋化合物。

四乙酰基二氯乙酰基六氮杂异伍兹烷的硝解研究

研究了几种硝解剂及硝解条件对四乙酰基二氯乙酰基六氮杂异伍兹烷 (TADCIW)硝解产物的纯度和得率的影响 ,讨论了有关的机理 ,用发烟硝酸 -浓硫酸或碱金属硝酸盐 -浓硫酸硝解 TADCIW,可得到纯度很高的四硝基二氯乙酰基六氮杂异伍兹烷(TNDCIW) ,得率达到 94%～ 98% ,硝解时间短 ,硝硫混酸可以再利用 ;但用发烟硝酸 -五氧化二磷或浓硝酸 -浓硫酸硝解 TADCIW的得率很低。

四乙酰基二苄基六氮杂异伍兹烷氢解脱苄反应动力学研究

研究了常压下以Pd/C为催化剂由四乙酰基二苄基六氮杂异伍兹烷(TADB)氢解脱苄合成四乙酰基六氮杂异伍兹烷(TAIW)的反应动力学。结果表明,在本实验条件下从反应开始到反应完成约90%时(以吸氢量计)TADB氢解脱苄对于TADB为一级反应。当反应介质为乙酸混合溶液时,常压氢气下该反应表观活化能为45.63kJ·mol-1,指前因子为106.04min-1;反应介质换为冰乙酸时反应表观活化能增大到79.90kJ·mol-1,指前因子则为109.93min-1。

三乙酰基三甲酰基六氮杂异伍兹烷的合成及性质

合成了六苄基六氮杂异伍兹烷(HBIW)一次氢解产物中的主要杂质三乙酰基三苄基六氮杂异伍兹烷(TATBIW),通过柱层析纯化得到纯度>99.99%的TATBIW,以纯度>99.99%的TATBIW进行二次氢解合成了三乙酰基三甲酰基六氮杂异伍兹烷(TATFIW).采用Gaussian98软件包,在B3LYP/6-31G水平计算了TATFIW的分子结构、红外光谱以及热力学性质.计算的红外光谱与实验红外光谱比较,频率相对误差小于3%.结构分析表明:在硝硫混酸中硝化TATFIW制备六硝基六氮杂异伍兹烷时,主要杂质是五硝基一甲酰基六氮杂异伍兹烷.

相转移催化硝化四乙酰基二苄基六氮杂异伍兹烷

以相转移催化剂作为助溶剂,采用硝酸铈铵(CAN)和亚硝酸钠在氯仿中氧化TADBIW,在40℃下反应8小时,以66%的得率得到四乙酰基二硝基六氮杂异伍兹烷(TADNIW)。讨论了CAN相转移催化硝化的反应机理。

一乙酰基三苯甲酰基二苄基六氮杂异伍兹烷亚硝化产物的分离和鉴定

采用硝酸 (65 % ) /亚硝酸钠体系对一乙酰基三苯甲酰基二苄基六氮杂异伍兹烷进行亚硝解 ,将两个苄基转换为亚硝基 ,得到了一乙酰基三苯甲酰基二亚硝基六氮杂异伍兹烷。采用薄层色谱 (TLC)及柱色谱方法 ,分离出产物中的两种副产物 ,结构鉴定表明 。

四乙酰基六氮杂异伍兹烷分子结构的理论研究

采用Gaussian98软件包,在B3LYP/631G水平下,对四乙酰基六氮杂异伍兹烷(TAIW)结构进行了优化和频率计算,从理论上对TAIW的结构(键长、键角、二面角、电荷)进行了分析,由此判断,六元环上的仲胺活性较高,溶剂化效应对TAIW稳定存在的影响很大。对比了TAIW的IR振动频率、强度计算值与实验值,振动频率相对误差小于4%。

四乙酰基二亚硝基六氮杂异伍兹烷水合物(TADNIW·H_2O)的合成与晶体结构

以无机试剂组成的三元复合亚硝解脱苄试剂,由四乙酰基二苄基六氮杂异伍兹烷(TADBIW)合成了四乙酰基二亚硝基六氮杂异伍兹烷(TADNIW?H2O)——合成高能量密度化合物六硝基六氮杂异伍兹烷(HNIW)和其他高能量密度精细化工产品的另一重要前体.目标化合物的分子结构用1HNMR,IR,MS及元素分析方法进行结构鉴定.在乙酸乙酯、丙酮和DMF组成的混合溶剂中制得TADNIW?H2O单晶,用X射线衍射法测定了目标化合物的晶体结构,晶体学数据:单斜晶系,空间群P21/n;晶胞参数:a=1.0738(2)nm,b=1.4870(3)nm,c=1.1185(2)nm,β=98.95(3)°;V=1.7642(6)nm3;Z=4;Dc=1.553g?cm-3,F(000)=864,μ=0.126mm-1.与其他前体相比,TADNIW更容易经硝解转化为HNIW.