硝基氢的异构化及分解反应的从头算研究

用从头计算方法对硝基氢（ＨＮＯ２）体系的异构化及分解反应进行了研究，在６－３１Ｇ水平上，该化合物异构化为反式亚硝酸的势垒为２９２ｋＪ／ｍｏｌ，且不易分解为Ｈ＋ＮＯ２或Ｏ＋ＨＮＯ。

硝基氢异构化反应的理论研究

The isomerization of singlet, nitryl hydride(HNO2) has beed studied by using abinitio method at MP2 level with 6-31G* basis set. The calculation indicates that the reaction isexothermic by 10.8kJ.mol-1, the energy barrier is 227.9kJ·mol-1, and nitryl hydride is not easilyisomerized to trans-HONO.

硝基氢异构化反应机理中振动模式和频率的分析

用密度泛函理论 (DFT)方法 ,对硝基氢的异构化反应机理中振动模式进行了分析 .该异构化反应伴随着旧键的断裂和新键的形成 ,并在分子内发生电子的转移 .对异构化过程中反应物、过渡态和产物的振动频率、键的力常数进行了分析 ,从而对各种振动模式进行了指认 ,可以确定键的断裂、形成情况和电子转移的过程 .

硝基氢面内异构化反应机理的研究

用量子化学从头算方法，在ＭＰ２／６－３１Ｇ＊水平上，对硝基氢单重态面内异构化反应进行了研究．计算结果表明：硝基氢单重态面内异构化反应为放热反应，反应势垒为２２７．８６ｋＪ／ｍｏｌ，硝基氢不易面内异构化为反式亚硝酸．

氮掺杂碳纳米管负载钯基催化剂在间二硝基苯加氢中的应用

制备Pd负载在氮掺杂碳纳米管(NCNTs)载体上的Pd/NCNTs催化剂,并将其用于间二硝基苯催化加氢生成间苯二胺的反应。研究NCNTs的不同制备方法对Pd/NCNTs催化剂催化性能的影响。结果表明,Pd纳米颗粒可以更均匀地分散在NCNTs载体上,可与载体形成强相互作用。当NCNTs中的氮含量越高且吡啶氮占比较高时,Pd/NCNTs催化剂的加氢活性越高。在间二硝基苯催化加氢反应中,Pd/NCNTs催化剂相较于Pd/CNTs催化剂的加氢活性提高了69%。

氮掺杂碳材料MG-T多相催化硝基苯加氢制苯胺

苯胺作为重要的化学中间体,主要通过催化硝基苯加氢反应制备.本文利用三聚氰胺和三聚氰酸制备牺牲模板MCA,以葡萄糖为碳源,合成了前驱体MG,再经高温碳化得到氮掺杂碳材料MG-T(T/℃,表示碳化温度),用于多相催化硝基苯加氢制苯胺反应.结合材料表征和催化评价结果初步探讨了反应机理.实验结果表明,碳化温度影响MG-T中氮物种构型的变化,石墨氮对催化剂的加氢活性起到关键作用.催化剂MG-800在水合肼作还原剂的乙醇溶剂中于80℃反应4h,硝基苯转化率为96%,产物选择性为100%,催化剂可循环使用至少9次,具有良好的稳定性和循环性,是一类可循环使用的硝基苯加氢制苯胺多相催化剂.

1,3,5,5-四硝基六氢嘧啶的高收率合成

以偕二硝基丙二醇、甲醛和叔丁胺为原料,经过Mannich反应缩合得到1,3-二叔丁基-5,5-二硝基六氢嘧啶中间体。中间体经硝化反应合成出目标物1,3,5,5-四硝基六氢嘧啶(DNNC),总收率达到76%,纯度达到99%。采用红外、核磁、质谱和元素等分析手段对其结构进行了表征,借助差热扫描分析方法(DSC)研究了DNNC的热性能,并测定了其机械感度。结果表明,DNNC的分解温度为222.2℃,摩擦感度为60%,撞击感度为28.5 cm。表明DNNC具有较好的热稳定性和较低的机械感度。

Ru负载石墨烯催化对氯硝基苯加氢的研究

采用改进石墨氧化法制备了氧化石墨,用NaBH4还原氧化,得到石墨烯(GP),再采用浸渍法制备了Ru/GP催化剂,用于对氯硝基苯(p-CNB)加氢制对氯苯胺(p-CAN)。考察了加氢压力、溶剂体积、溶剂比例、不同溶剂等对p-CNB转化率和p-CAN选择性的影响。结果表明,当反应温度为60℃,加氢压力为4.0 MPa,反应时间为2 h时,对氯硝基苯转化率可达100.0%,对氯苯胺选择性为94.8%。

流化床中硝基苯加氢制苯胺的催化剂失活研究

利用加速失活的方法研究流化床中硝基苯气相加氢制备苯胺过程中的催化剂失活与积碳量的关系.催化剂的积碳量在6%以内时,催化剂的活性较高.但经过此突变点后,催化剂的活性大幅度下降.利用拉曼光谱及X射线衍射等方法测定了失活过程中的碳的形态.失活过程中催化剂上的积碳量增加且逐渐变为石墨态的碳,覆盖了催化剂的活性位,导致不可逆失活.该结果为工业装置的操作及确定再生周期等提供了依据.

MIL-101限域Au纳米颗粒催化对硝基苯酚加氢反应

利用MIL-101有序纳米孔道的限域能力,制备出一系列尺寸较小且分散度均匀的Au纳米颗粒Au@MIL-101催化剂,通过X射线衍射、高分辨透射电子显微镜、物理吸附仪和原子发射光谱仪对该催化剂进行了表征.该催化剂在温和的反应条件下对对硝基苯酚加氢反应表现出良好的催化活性.

金属添加剂对Ni-B非晶态合金催化剂邻氯硝基苯加氢性能的影响

研究金属添加剂(Cr、Mn、Fe、Co、Cu、Mo和Zn)负载的Ni-B非晶态合金催化剂催化加氢制备邻氯苯胺的影响。结果表明,适量的Zn、Cr和Mo能提高催化剂的活性和选择性,Mn对催化剂的活性和选择性影响不大,Fe、Co和Cu降低催化剂的活性。这与能和硝基形成多位吸附的单元镍以及电子因素有关。

1,3,5-三硝基-六氢化-1,3,5-三嗪-2-酮的合成与表征

以尿素、甲醛和叔丁胺为原料,通过Mannich缩合反应制备出5-叔丁基-1,3,5-三嗪-2-酮(TBT),再经硝酸-乙酸酐硝化合成出1,3,5-三硝基-六氢-化1,3,5-三嗪-2-酮(Keto-RDX),用核磁、红外光谱、质谱、元素分析等对TBT和Keto-RDX的结构进行了表征。探讨了TBT环化反应历程,确定了制备TBT的最佳工艺条件为:n(尿素):n(甲醛):n(叔丁胺)=1∶2∶1,尿素和甲醛的反应时间5 min,叔丁胺的加料时间5 min,反应温度50℃,反应时间8 h,最高产率为62.0%。在n(硝酸):n(乙酸酐)=1∶1的硝化体系中,n(硝酸):n(TBT)=20∶1、硝化温度为20℃、反应时间为2 h时,Keto-RDX的产率为48.0%,纯度高达98.8%,不含RDX。

2-硝亚胺基-5-硝基-六氢化-1,3,5-三嗪的晶体结构

以水为溶剂培养得到了2-硝亚胺基-5-硝基-六氢化-1,3,5-三嗪(NNHT)单晶,用元素分析、红外光谱、核磁共振等对其结构进行了表征,用X-射线单晶衍射仪测定了其晶体结构。结果表明,NNHT的分子式为C3H6N6O4,相对分子质量为190.14,晶体属单斜晶系,空间群为P21/c。晶体学参数为:a=0.9393(2)nm,b=0.8590(2)nm,c=0.9015(2)nm,β=91.173(4)°,V=0.7272(3)nm3,Z=4,Dc=1.737g.cm-3,μ=0.157mm-1,F(000)=392,最终偏差因子R1=0.0583。分析了NNHT和RDX、NQ的结构差别,讨论了其感度和结构之间的关系。

2-硝亚胺基-5-硝基-六氢化-1,3,5-三嗪的合成及热分解行为

以乌洛托品和硝基胍为原料,通过Mannich反应得到2-硝亚胺基-六氢化-1,3,5-三嗪盐酸盐(NIHT.HCl),经HNO3/H2SO4或HNO3硝化得到2-硝亚胺基-5-硝基-六氢化-1,3,5-三嗪(NNHT),产率为89.5%。用核磁共振、红外光谱、质谱以及元素分析等对产物结构进行表征,用DSC、TG和固体原位反应池/FT-IR联用等方法研究了其热分解行为。结果表明,NNHT的放热分解峰温度为219.54℃,其热稳定性较好。

7-羰基-12-N-异丙基-13-硝基脱氢松香酸甲酯的合成及其金属离子螯合性

为探讨脱氢松香酸潜在的抗氧化活性,以脱氢松香酸为底物,通过甲酯化、溴代、氧化、硝化、Ullman缩合等步骤,合成了标题化合物,其结构经IR、1HNMR、13CNMR、元素分析和质谱确证.然后采用荧光淬灭法研究了目标化合物对金属离子的螯合作用,发现其对Cu2+和Fe2+均表现出了良好的螯合性能,对Cu2+与Fe2+的耦合常数分别为102.9L/mol、168.3L/mol,有望作为一种通过螯合作用而抑制自由基产生的潜在抗氧化剂.

5-硝基-1-氢-四唑分子热分解反应机理的密度泛函理论研究

利用密度泛函理论研究了 5 硝基 1 氢 四唑分子热分解的反应机理 .首先用B3LYP/ 6 31G(d)方法优化反应中反应物、过渡态、中间体以及产物的几何构型 ,通过振动分析得到零点能校正值并确认反应的过渡态 .此外 ,对各个构型作了CCSD(T) / 6 31G(d ,p)水平下的单点计算 .报道了三条可能的反应途径 ,即直接开环途径和质子转移途径 :其中N(1)—N(2 )键断裂直接开环的机理与文献报道一致 ;而涉及质子转移的反应途径则是一个新的发现 ;另一条关于N(4 )—C(5 )键断裂直接开环的途径由于能垒较高 ,因此发生的几率较小 .

1,3,4,5,7,8-六硝基八氢化二咪唑[4,5-b∶4',5'-e]吡嗪-2,6-(1H,3H)-N,N'-二亚硝胺分子结构与性能的量子化学研究

设计了一种新型高能量密度化合物1,3,4,5,7,8-六硝基八氢化二咪唑[4,5-b∶4',5'-e]吡嗪-2,6-(1H,3H)-N,N'-二亚硝胺(ONIP).运用密度泛函理论(DFT),在B3PW91/6-31G++(d,p)水平下进行优化并计算出了ONIP的一些重要性质.通过键级的分析,母环的五元环侧链处N—NO2键为分解引发键,其解离能为107.8 kJ/mol;该化合物理论密度为2.00 g/cm3,生成热为1693.71 kJ/mol,爆速为10.21 km/s,爆压为49.17 GPa,表明爆轰性能优异;其撞击感度为33 cm,优于黑索金(RDX)、奥克托金(HMX)和六硝基六氮杂异伍兹烷(CL-20);能级差为3.67 eV,表明分子稳定性较高.给出了2条合成路线,均具有步骤少且原料易得的优点.

采用BP神经网络优化间二硝基苯催化加氢的反应条件

采用BP神经网络对间二硝基苯液相催化加氢制备间苯二胺的反应条件进行优化 .首先利用均匀设计的实验结果 ,采用LM算法对BP神经网络进行训练 .再利用训练好的BP神经网络对各种实验因素水平组合条件下间二硝基苯的转化率和间苯二胺的收率进行预测 .结果表明 ,采用苯作溶剂时 ,间二硝基苯的转化率较高 ;采用乙醇作溶剂时 ,间苯二胺的收率较高 ;当采用乙醇为溶剂 ,催化剂用量为 2 0 % ,反应温度和压力分别为 36 5K和 2 9MPa时反应效果较好 ,间苯二胺的收率高达 95 8% .进一步的实验验证表明 ,用神经网络模型模拟的结果与实验结果基本吻合 .

非晶态Ni-B/SiO_2催化硝基苯加氢及其晶化失活

采用化学还原法制备了负载型Ni－B/SiO2非晶态合金催化剂，采用高压液相硝基苯的加氢反应，测定了上述催化剂的加氢活性和选择性，并与其他Ni系催化剂（Ni／SiO2和RaneyNi催化剂）进行了比较，发现所有催化剂均具有很高的催化活性和选择性，而Ni－B／SiO2非晶态合金的催化活性和选择性最高．通过高温处理获得对应的晶态Ni－B／SiO2催化剂,Ni－B／SiO2非晶态合金的加氢活性明显高于对应的晶态催化剂，表明催化剂存在晶化失活现象，结合催化剂的表征，讨论了非晶态合金催化剂的晶化失活机理，主要归因于高温团聚导致催化剂活性比表面积下降．

3-甲基-4-硝基亚胺基全氢化-1,3,5-二嗪的合成

3-甲基-4-硝基亚胺基全氢化-1,3,5-二嗪是合成第二代烟碱类杀虫剂噻虫嗪的重要中间体。介绍并评价了文献中所报道的合成3-甲基-4-硝基亚胺基全氢化-1,3,5-二嗪的方法。以硝基胍为起始原料成功的合成了3-甲基-4-硝基亚胺基全氢化-1,3,5-二嗪,总收率为68.2%。