1,3,5,7-四乙酰基-1,3,5,7-四氮杂环辛烷的硝解反应机理

为了更好地指导五氧化二氮(N2O5)硝解1,3,5,7-四乙酰基-1,3,5,7-四氮杂环辛烷(TAT)制备奥克托今(HMX)的生产,研究了TAT在N2O5/HNO3体系中的硝解反应机理。采用柱层析从硝解产物中分离得到了两个副产物,并采用1H NMR、IR以及元素分析进行了结构表征,确证其为1,5-二乙酰基-3,7-二硝基-1,3,5,7,-四氮杂辛烷(DADN)和1-乙酰基-3,5,7-三硝基-1,3,5,7-四氮杂环辛烷(SEX)。TAT先迅速硝解形成一硝基化合物,再快速硝化形成DADN,DADN中酰胺碱性降低,反应慢慢硝化形成SEX,SEX再以更慢的速度硝化形成HMX,其中k2>k1,k2>k3>k4。

1,5—二桥次甲基—3,7—二硝基—1,3,5,7—四氮杂环辛烷提高得率的工艺研究

叙述了尿素法制HMX工艺中,提高题道称化合物得率的工艺研究,给出了合成该化合物的较佳工艺条件及有关中试试验和试生产的试验结果。

1-(1,4,7,10-四氮杂环十二烷胺甲基)-4-二乙醇胺甲苯的合成

以1,4,7,10-四氮杂环十二烷(Cyclen)为原料合成了一种新型四氮杂大环化合物,目标化合物经1HNMR、质谱、元素分析等表征.

2-(β-萘酚基)乙基-1,4,7,10-四氮杂环十二烷的合成

本文以1,4,7,10-四氮杂环十二烷(cyclen)和萘酚为原料,通过选择性取代等一系列反应合成了一种新型大环多胺化合物。其结构经1HNMR、质谱、元素分析表征。

多硝基3,3,7,7-四(三氟甲基)-2,4,6,8-四氮杂双环[3.3.0]辛烷的合成与性能

为了探索三氟甲基对含能材料性能的影响,以偕二氨基六氟丙烷和乙二醛为原料构建了氮杂稠环类含能材料的硝化前体——3,3,7,7-四(三氟甲基)-2,4,6,8-四氮杂双环[3.3.0]辛烷,通过改进的合成路线,用发烟硝酸多步硝化分别得到2,6-二硝基-3,3,7,7-四(三氟甲基)-2,4,6,8-四氮杂双环[3.3.0]辛烷(4)、2,4,6-三硝基-3,3,7,7-四(三氟甲基)-2,4,6,8-四氮杂双环[3.3.0]辛烷(5)和2,4,6,8-四硝基6-3,3,7,7-四(三氟甲基)-2,4,6,8-四氮杂双环[3.3.0]辛烷(6)。利用核磁共振氢谱、碳谱和氮谱表征了产物结构;采用排惰性气体法测试了三种硝化产物的密度,其中6的密度最大,高达2.08 g·cm^-3;分别用落锤升降法和BAM法测得三种产物的撞击感度均大于30 J、摩擦感度均大于360 N;热重-微商热重(TG-DTG)分析发现三种产物的质量损失均大于90%,其热稳定性随硝基的增加而下降;利用Gaussian 09计算包,通过Monte-Carlo统计学方法以及Kamlet-Jacbos方程和VLW爆轰产物状态方程等理论模型预估了产物的爆速、爆压,其中化合物6的爆速为11937 m·s^-1,爆压为74.3 GPa。与四硝基甘脲(TNGU)的性能及感度对比发现,在含能材料的分子结构中引入具有更高密度和更大电负性的三氟甲基,可在维持较高密度和良好爆轰性能的同时降低感度。

铵离子对3,7-二硝基-1,3,5,7-四氮杂双环[3.3.1]壬烷(DPT)硝解反应影响（英文）

基于3,7-二硝基-1,3,5,7-四氮杂双环[3.3.1]壬烷(DPT)在HNO3-N H4N O3及HNO3中两种硝解机理,分别通过实验和理论计算方法对NH+4在DPT硝解反应中的作用进行了研究。将三种不同的铵盐(NH4)2H PO4,(NH4)2SO4和CH3C O O N H4添加到硝解体系中,考察了NH+4对HM X产率的影响。结果表明,与NH4N O3的作用相似,以上三种铵盐可提高HM X产率,提高率分别为41.5%、37.4%和20.7%。在不同的HNO3-铵盐体系中,当N H+4与DPT的摩尔比接近10时,HM X的产率均达到最大值,分别为56.3%、52.2%和35.5%。对比了HNO3-铵盐和H N O3-硝酸盐体系中D PT硝解反应的结果,发现N H+4对HM X产率的提高起主导作用。采用密度泛函理论(DFT)对NH+4在DPT硝解反应过程中的作用机理进行了理论解释,得出HNO3/N H+4体系中D PT硝解反应的活化能为133.95 k J·m ol-1,低于HNO3体系中的376.73 k J·mol-1。

1,3,5,7-四乙酰基-1,3,5,7-四氮杂环辛烷合成反应中间体的制备分离

1,3,5,7-四乙酰基-1,3,5,7-四氮杂环辛烷(TAT)是高能炸药奥克托今(HMX)重要的合成反应前体之一,1,5-二乙酰基-1,3,5,7-四氮杂环辛烷(DAPT)醋酐酰解法和乙腈甲醛小分子缩合法均能制备得到TAT.采用半制备高效液相色谱制备分离了上述两种制备方法反应原液中的六种中间体,分别是1-乙酰氧甲基-3,5,7-三乙酰基-1,3,5,7-四氮杂环辛烷、1,3,5-三乙酰基-1,3,5,7-四氮杂环辛烷、1-乙酰氧甲基-3,5,7-三乙酰基-1,3,5,7-四氮杂环辛烷、N,N'-亚甲基二乙酰胺、三乙酰胺二亚甲基三胺和四乙酰胺三亚甲基四胺,为反应机理研究提供了有力的证据.DAPT醋酐酰解法反应原液样品的最佳制备色谱条件为:正相硅胶柱(20 mm×250 mm,10～20μm),流动相:V(乙腈)∶V(甲醇)=95∶5,流速为10 mL·min-1,检测波长为215 nm,进样量为1 mL,样品浓度30 mg/mL.乙腈甲醛小分子缩合法反应原液样品的最佳制备色谱条件为:正相硅胶柱(20 mm×250 mm,10～20μm),流动相:V(乙腈)∶V(水)=90∶10,流速为10 mL·min-1,检测波长为215 nm,进样量为1 mL,样品浓度30 mg/mL.制备得到的中间体经HPLC分析知纯度均在97%以上,可直接作为结构鉴定的标准样品.

1-亚硝基-3,5,7-三硝基-1,3,5,7-四氮杂环辛烷急性毒性研究

选用SD大鼠和白兔分别进行1-亚硝基-3,5,7-三硝基-1,3,5,7-四氮杂环辛烷(MNX)急性经口毒性、皮肤及眼刺激试验。结果发现,雄性和雌性大鼠MNX经口LD;分别为316 mg/kg、43 mg/kg;4只白兔皮肤刺激试验评分均为0,但3只染毒24 h后死亡;4只白兔眼刺激试验均出现轻微刺激症状,1只染毒48 h后恢复正常,其余3只死亡。提示MNX对雄性和雌性大鼠急性经口毒性等级分别为中等毒和高毒;对白兔皮肤无刺激性,对眼睛具有可逆性的轻度刺激。

DPT与红烟硝酸反应制备MNX

1-亚硝基-3,5,7-三硝基-1,3,5,7-四氮杂环辛烷(MNX)是3,7-二硝基-1,3,5,7-四氮杂双环[3.3.1]壬烷(DPT)硝解制备奥克托今(HMX)的中间体。为了研究DPT与发烟硝酸反应生成MNX的机理,在反应中加入甲醛。研究了DPT与红烟硝酸(HNO_3/N_2O_4)反应制备MNX新工艺。考察了硝酸、N_2O_4、NH_4NO_3的加入量和反应温度对反应的影响。通过正交实验确定了最佳的反应条件。用GJB772A-97方法和WJ/T9038.3-2004方法测试了MNX的感度。结果表明,甲醛可以促进DPT与发烟硝酸反应生成MNX,提出了DPT在硝酸中经过氧化还原过程的亚硝解反应机理。在-25℃时,其最优反应条件是N_2O_4与DPT的摩尔比为1∶1,NH_4NO_3与DPT的摩尔比为2.5∶1,MNX的收率为83.5%。MNX撞击感度和静电火花感度低于RDX和HMX,摩擦感度介于黑索今(RDX)和HMX之间。

甲胺盐酸盐/发烟硝酸体系中DPT硝解?亚硝解反应制备MNX

用CH_3NH_2·HCl代替NH4NO3作为3,7-二硝基-1,3,5,7-四氮杂双环[3.3.1]壬烷(DPT)与发烟硝酸反应的添加剂,考察了CH_3NH_2·HCl对生成1-亚硝基-3,5,7-三硝基-1,3,5,7-四氮杂环辛烷(MNX)的影响。研究了CH_3NH_2·HCl促进DPT与发烟硝酸反应制备MNX的工艺,考察了发烟硝酸和CH_3NH_2·HCl的加入量、反应时间和反应温度对反应的影响。结果表明,通过正交实验确定的最佳反应条件为:n(DPT):n(CH_3NH_2·HCl)=1:2.5,反应时间10 min,反应温度-25℃。在最优反应条件下MNX的收率为78.5%。本方法避免使用NaNO_2溶液和N_2O_4作为亚硝基来源,简化了MNX的制备工艺,且反应废液容易处理,硝酸回收率为75%。CH_3NH_2·HCl对DPT与发烟硝酸反应的促进作用比NH_4NO_3的显著,提出了CH_3NH_2·HCl(或NH_4NO_3)分解成CH_3NH_3(或NH_3)作为Lewis碱催化剂促进DPT与发烟硝酸反应的可能机理,其中涉及到硝酸通过氧化还原反应生成亚硝酸作为亚硝基来源的过程。

硝酸-硝酸铵体系中DPT硝解制备HMX工艺研究

在硝酸-硝酸铵体系硝解3,7-二硝基-1,3,5,7-四氮杂双环[3,3,1]壬烷(DPT),制备HMX,通过正交实验确定最佳工艺条件。结果表明,最佳工艺条件为:10 mL硝酸与3 g硝酸铵配制硝解液,控制5℃下加入0.735 g DPT,保温溶解30 min,升温至25℃,反应40 min,HMX的平均收率为61.2%;各因素对HMX产率的影响顺序为:硝酸铵加入量>DPT加料温度>反应时间>反应温度。采用HPLC离线监测最佳工艺条件下的硝解反应,得到DPT和HMX浓度的变化规律,并对相关反应过程进行了推测。

高效液相色谱法分离TAT和TRAT

建立了高效液相色谱分离高能炸药奥克托今(HMX)合成反应前体1,3,5,7-四乙酰基-1,3,5,7-四氮杂环辛烷(TAT)和1,3,5-三乙酰基-1,3,5-三氮六氢均三嗪(TRAT)的分析方法,并利用高效液相-质谱联用技术(HPLC-MS)对TAT和TRAT的色谱峰进行了结构确认。优选后的色谱分离条件为硅胶柱(4.6mm×250mm,5μm),流动相:乙腈:水=75∶25(V/V),流速为1.0mL·min-1,检测波长:215nm,进样量为20μL。在上述条件下,TAT和TRAT分别在10～1000μg/ml和30～1000μg/ml范围内与响应信号呈良好的线性关系(R2=0.9999,R2=0.9996),Rs=1.5。

2-(对羟基苯氧基)乙基取代的Cyclen的合成和结构研究

在酸性条件下(pH=2～3),1,4,7,10-四氮杂环十二烷(Cyclen)和氯甲酸苄酯反应,得到高选择性1,7-二保护Cyclen衍生物1,7-二(苄氧基羰基)-1,4,7,10-四氮杂环十二烷(4),然后在二异丙基乙胺作用下和化合物1-苄氧基-4-(2-溴乙氧基)苯(2)一锅法有效合成了中间体1,7-二(2-对苄氧基苯氧基)乙基-4,10-二(苄氧基羰基)-1,4,7,10-四氮杂环十二烷(5)和4-(2-对苄氧基苯氧基)乙基-1,7-二(苄氧基羰基)-1,4,7,10-四氮杂环十二烷(6),在乙醇溶液中经Pd/C催化氢解得到两种新型的用取代苯酚基修饰的Cyclen衍生物1,7-二(2-对羟基苯氧基)乙基-1,4,7,10-四氮杂环十二烷(7)和1-(2-对羟基苯氧基)乙基-1,4,7,10-四氮杂环十二烷(8),其结构经1HNMR,IR和MS确证.用单晶X射线衍射法测定了化合物7的晶体结构,晶体属单斜晶系,C2/c空间群,晶胞参数a=2.4145(6)nm,b=1.6012(4)nm,c=1.6632(4)nm,α=γ=90°,β=120.360(3)°,V=5.5486(6)nm3,Z=8,Dc=1.146g/cm3,F(000)=2056,μ=0.082mm-1,R=0.0853,wR=0.2331[I>2σ(I)].

高效液相色谱法分离TAT和TRAT

建立了高效液相色谱分离高能炸药奥克托今（HMX）合成反应前体1,3,5,7-四乙酰基-1,3,5,7-四氮杂环辛烷（TAT）和1,3,5-三乙酰基-1,3,5-三氮六氢均三嗪（TRAT）的分析方法,并利用高效液相-质谱联用技术（HPLC-MS）对TAT和TRAT的色谱峰进行了结构确认。优选后的色谱分离条件为硅胶柱（4.6mm×250mm,5μm）,流动相：乙腈：水=75∶25（V/V）,流速为1.0mL·min-1,检测波长：215nm,进样量为20μL。在上述条件下,TAT和TRAT分别在10～1000μg/ml和30～1000μg/ml范围内与响应信号呈良好的线性关系（R2=0.9999,R2=0.9996）,Rs=1.5。

N-羟甲基叔胺的乙酰解反应及其在DAPT合成TAT反应机理中的应用

为研究3,7-二乙酰基-1,3,5,7-四氮杂双环[3.3.1]壬烷（DAPT）乙酰解制备1,3,5,7-四乙酰基-1,3,5,7-四氮杂环辛烷（TAT）的反应机理,以仲胺为原料与甲醛进行缩合反应合成了N-羟甲基叔胺,并在乙酸酐中研究其乙酰解反应。结果表明：N-羟甲基叔胺在进行乙酰化时,反应发生在氮原子而不是氧原子,脱去羟甲基得到相应的N-乙酰化产物。DAPT乙酰解先得到7-乙酰氧基亚甲基-1,3,5-三乙酰基-1,3,5,7-四氮杂环辛烷,再经水解、乙酰化得到TAT;考察了硝酸铵在N-羟甲基叔胺乙酰解过程中的作用,发现硝酸铵在乙酰解过程中参与反应,释放的硝酸与仲胺反应生成硝酸盐,抑制了乙酰化反应的进行;加入硝酸铵后,乙酰化收率降低了18%~41%。

基于大环多胺的新型线型聚合物的合成及与DNA相互作用的研究

设计合成了一种新型线形大环聚合多胺(POGEC),该聚合物可通过1,3-丙二醇二缩水甘油基醚和1,7-二(二乙氧磷酰基)-1,4,7,10-四氮杂环十二烷反应得到.琼脂糖凝胶电泳和电子扫描光谱(SEM)显示POGEC与DNA有很强的结合能力.当生理浓度的氯化钠溶液加入到已经形成的POGEC/DNA复合物中,DNA可被有效释放.通过荧光光谱测量了POGEC与DNA的结合能力及紧缩能力.圆二色光谱表明POGEC的强结合力并未改变DNA的构象.