【摘要】：奧克托今(HMX)是一種在軍事領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用的高能炸藥,3,7-二硝基-1,3,5,7-四氮雜雙環(huán)[3.3.1]壬烷(DPT)被認(rèn)為是制備HMX的關(guān)鍵中間體。以尿素為起始物質(zhì)一鍋法制備DPT,再由DPT硝解制備HMX被認(rèn)為是一種很有應(yīng)用前景的方法。本文以尿素為原料,研究了N2O5/HNO3綠色硝化體系一鍋法制備DPT的工藝,并優(yōu)化了反應(yīng)條件。研究表明：m(Urea)=2g,V(HNO3)=11 mL,m(N2O5)=5.5 g,5℃下硝化90 min;加入30g水,10～20℃水解90 min；加入12 mL37-40%甲醛溶液后,補(bǔ)加15g水,于40℃反應(yīng)40min;冷卻至20～25℃,用氨水調(diào)節(jié)pH至中性,DPT的收率為33.0%。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)甲醛用量是影響反應(yīng)體系穩(wěn)定性的主要因素。研究了DPT在HNO3-離子液體體系中的硝解,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：以硝酸-離子液體為硝解體系,硝解DPT制備HMX,HMX的收率與純硝酸體系相比有明顯提高。探討了離子液體的作用機(jī)制,離子液體的陰陽離子對HMX的收率均有影響。在使用的離子液體中,[Et3NH]NO3的效果最好,最優(yōu)反應(yīng)條件下,m(DPT)=2 g,V(HNO3)=15 mL, n(IL):n(DPT)=1:1,25℃反應(yīng)30min,HMX的收率為43.0%。離子液體回收后,循環(huán)使用5次,HMX收率無明顯下降。制備了N-羥甲基叔胺,研究了N-羥甲基叔胺的乙酰解反應(yīng)。研究結(jié)果表明：N-羥甲基叔胺在進(jìn)行乙�；瘯r,反應(yīng)發(fā)生在氮原子而不是氧原子,脫去羥甲基得到相應(yīng)的N-乙�；a(chǎn)物�？疾炝讼跛徜@的作用,硝酸銨在乙酰解過程中與酰解副產(chǎn)物甲醛發(fā)生了反應(yīng)生成了可溶性物質(zhì),釋放的硝酸與仲胺反應(yīng)生成硝酸鹽,從而抑制了乙酰化反應(yīng)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以為3,7-二乙�；�-1,3,5,7-四氮雜雙環(huán)[3.3.1]壬烷(DAPT)乙酰解合成1,3,5,7-四乙�；�-1,3,5,7-四氮雜環(huán)辛烷(TAT)的反應(yīng)機(jī)理提供證據(jù)。研究了N-羥甲基叔胺的硝解,研究結(jié)果表明：N-羥甲基叔胺在硝解體系中并未發(fā)生O-硝化,而是脫去羥甲基得到了相應(yīng)的N-亞硝基化合物,硝酸銨對該過程起到促進(jìn)作用。驗(yàn)證了DPT硝解制備HMX需要經(jīng)歷N-羥甲基活性中間體的階段。推斷了DPT制備HMX的反應(yīng)機(jī)理,符合實(shí)驗(yàn)事實(shí)。本文為DPT的合成提供了一種綠色、穩(wěn)定的方法,并為HMX的合成機(jī)理以及硝酸銨作用機(jī)制的研究提供了新的思路和方法。
【學(xué)位授予單位】：南京理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TQ560.1

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2632237