本文關鍵詞：2，4，9-三氮雜金剛烷類化合物的合成研究

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【摘要】：金剛烷類化合物是一種重要的籠形化合物,被廣泛應用于醫(yī)藥、催化、功能材料等領域。本論文研究環(huán)合法構建2,4,9-三氮雜金剛烷骨架,并引入多個硝基,試圖合成出多硝基三氮雜金剛烷。設計了以無水檸檬酸為原料構建2,4,9-三氮雜金剛烷的合成路線。通過氧化脫羧、縮合、還原、水解等步驟最終得到3-羥乙基-1,5-戊二醇。嘗試通過氧化為3-(2-氧乙基)戊二醛,再將其與胺縮合構建三氮雜金剛烷環(huán),但是采用多種氧化法均未得到相應醛。又設計了以三烯丙基甲醇為原料構建2,4,9-三氮雜-7-金剛烷醇的合成路線。試圖通過臭氧化和還原先合成出3-羥基-3-(2-氧乙基)戊二醛,但卻得到了2,4,9-三氧雜-7-金剛烷醇。以其為原料探索在酸性條件下與胺縮合,均未得到2,4,9-三氮雜-7-金剛烷醇。2,4,9-三氧雜-7-金剛烷醇進行硝化反應得到2,4,9-三氧雜-7-金剛烷醇硝酸酯。研究了三烯丙基甲醇經過臭氧化、還原和縮合三步“一鍋煮”工藝,成功構建了三氮雜金剛烷骨架,得到了2,4,9-三芐基-2,4,9-三氮雜-7-金剛烷醇,再經過催化脫芐乙�；拖趸磻晒铣闪艘环N新型含能化合物2,4,9-三硝基-2,4,9-三氮雜-7-金剛烷醇硝酸酯,總收率3.4%。通過理論計算得到,2,4,9-三硝基-2,4,9-三氮雜-7-金剛烷醇硝酸酯的密度為1.84 g·cm-3,爆速為8440 m·s-1,爆壓為32.03 GPa。通過熱分析研究了其熱穩(wěn)定性。TG-DSC曲線表明該化合物具有較好的熱穩(wěn)定性,分別在198℃和259℃有明顯的放熱峰,說明其熱分解是一個多步分解的過程。
【關鍵詞】：氧雜金剛烷 氮雜金剛烷 籠狀化合物 硝胺 硝酸酯 含能化合物
【學位授予單位】：南京理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：O626
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 注釋表11-12
• 1 緒論12-27
• 1.1 引言12
• 1.2 金剛烷類含能材料研究發(fā)展12-17
• 1.2.1 研究意義及背景12-13
• 1.2.2 多硝基金剛烷合成研究進展13-17
• 1.3 氮雜環(huán)化合物研究現(xiàn)狀17-20
• 1.3.1 研究意義及背景17-18
• 1.3.2 氮雜環(huán)化合物合成研究18-20
• 1.4 氮雜金剛烷研究現(xiàn)狀20-25
• 1.4.1 研究意義及背景20-21
• 1.4.2 一氮雜金剛烷合成研究21-22
• 1.4.3 二氮雜金剛烷合成22-23
• 1.4.4 三氮雜金剛烷合成研究23-24
• 1.4.5 四氮雜金剛烷合成24-25
• 1.5 本論文選題依據(jù)和研究內容25-27
• 1.5.1 本課題選題依據(jù)25-26
• 1.5.2 本課題研究內容26-27
• 2 2,4,9-三氮雜金剛烷骨架構建探索27-41
• 2.1 引言27
• 2.2 實驗試劑和儀器27-29
• 2.2.1 實驗主要儀器28
• 2.2.2 實驗主要試劑28-29
• 2.3 丙酮二羧酸二甲酯的合成29-31
• 2.3.1 實驗部分29-30
• 2.3.2 原料中結晶水對反應的影響30
• 2.3.3 氧化脫羧溫度對反應的影響30-31
• 2.3.4 反應時間對收率的影響31
• 2.4 3-氰基亞甲基-1,5-戊二酸二甲酯31-33
• 2.4.1 實驗部分31-32
• 2.4.2 反應溫度對收率的影響32-33
• 2.4.3 反應時間對收率的影響33
• 2.5 3-氰基甲基-1,5-戊二酸二甲酯的合成33-35
• 2.5.1 實驗部分33-34
• 2.5.2 催化劑用量對反應的影響34
• 2.5.3 反應時間對收率的影響34-35
• 2.6 甲川三乙酸的合成35-36
• 2.6.1 實驗部分35
• 2.6.2 反應溫度對收率的影響35-36
• 2.6.3 反應時間對收率的影響36
• 2.7 甲川三乙酸三甲酯的合成36-37
• 2.7.1 實驗部分36-37
• 2.7.2 結果與討論37
• 2.8 3-羥乙基-1,5-戊二醇的合成37-38
• 2.8.1 實驗部分37-38
• 2.8.2 結果與討論38
• 2.9 3-(2-氧乙基)戊二醛的合成探索38-39
• 2.9.1 實驗部分38-39
• 2.9.2 結果與討論39
• 2.10 本章小結39-41
• 3 2,4,9-三硝基-2,4,9三氮雜-7-金剛烷醇硝酸酯合成探索41-62
• 3.1 引言41
• 3.2 實驗試劑和儀器41-43
• 3.2.1 實驗主要儀器41-42
• 3.2.2 實驗主要試劑42-43
• 3.3 2,4,9-三氧雜-7-金剛烷醇的合成43-46
• 3.3.1 實驗部分43-44
• 3.3.2 溶劑對反應收率的影響44
• 3.3.3 溫度對反應收率的影響44-45
• 3.3.4 反應時間對實驗收率的影響45-46
• 3.4 氧雜金剛烷醇為原料構建三氮雜金剛烷環(huán)探索46-50
• 3.4.1 將TRAT作為模版反應研究構環(huán)反應條件46-49
• 3.4.2 濃硫酸/乙腈條件環(huán)合嘗試49
• 3.4.3 與芐胺環(huán)合嘗試49-50
• 3.4.4 與甲胺環(huán)合嘗試50
• 3.5 2,4,9-三氧雜-7-金剛烷醇硝酸酯的合成50-51
• 3.5.1 實驗部分50-51
• 3.5.2 結果與討論51
• 3.6 氧雜金剛烷醇硝酸酯為原料構建三氮雜金剛烷環(huán)探索51-53
• 3.6.1 濃硫酸/乙腈條件環(huán)合嘗試52
• 3.6.2 與芐胺環(huán)合嘗試52
• 3.6.3 與甲胺環(huán)合嘗試52-53
• 3.7 經由縮醛構建三氮雜金剛烷環(huán)路線的探索53-55
• 3.7.1 4-(2’,2’-二乙氧基乙基)-2,6-二乙氧基四氫-2H-吡喃-4-醇合成53-54
• 3.7.2 縮醛與芐胺環(huán)合嘗試54
• 3.7.3 縮醛與甲胺環(huán)合嘗試54-55
• 3.8 “一鍋法”合成2,4,9-三芐基-2,4,9-三氮雜-7-金剛烷醇55-57
• 3.8.1 實驗部分55-56
• 3.8.2 原料對構環(huán)反應的影響56
• 3.8.3 溫度對反應收率的影響56
• 3.8.4 反應時間對反應收率的影響56-57
• 3.9 2,4,9-三乙�；�-7-乙酰氧基-2,4,9-三氮雜金剛烷合成57-58
• 3.9.1 實驗部分57
• 3.9.2 加氫方式對反應收率的影響57-58
• 3.9.3 反應時間對反應收率的影響58
• 3.9.4 脫芐乙�；绞綄Ψ磻绊�58
• 3.10 2,4,9-三硝基-2,4,9-三氮雜-7-金剛烷醇硝酸酯的合成58-60
• 3.10.1 實驗部分58-59
• 3.10.2 結果與討論59
• 3.10.3 2,4,9-三硝基-2,4,9-三氮雜-7-金剛烷醇硝酸酯熱穩(wěn)定性研究59-60
• 3.10.4 2,4,9-三硝基-2,4,9-三氮雜-7-金剛烷醇硝酸酯的爆轟性能研究60
• 3.11 本章小結60-62
• 4 結論與展望62-64
• 4.1 研究結論62
• 4.2 創(chuàng)新點62
• 4.3 課題展望62-64
• 致謝64-65
• 參考文獻65-70
• 附錄70-82

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