耐热炸药九硝基三联苯的合成与开发

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2,2′,2″,4,4′,4″,6,6′,6″-九硝基三联苯(NONA)的熔点为440~450℃,耐热温度范围超过300℃,长期暴露于高温环境之中仍能够可靠起爆,是一种耐热性能很好的单质耐热炸药。然而,现阶段两种原料合成NONA的工艺产率低、成本较高,不适合大规模生产。本课题来源于企业合作项目,旨在探索以单一原料合成NONA的最佳工艺路线,提高产率,为大规模工业生产奠定基础,具有一定的工程应用价值。  首先优化了以间二氯苯为原料,发烟硫酸和硝酸钾为硝化剂合成1,3-二氯-2,4,6-三硝基苯(DCTNB)的合成工艺。通过研究硝化温度、发烟硫酸用量、硝酸钾用量以及保温时间四个变量对产品得率的影响,确定了最佳的DCTNB合成路线。硝化温度为160℃,发烟硫酸为100 mL,硝酸钾为35.5 g,保温时间4 h,间二氯苯为7.9 g。粗产品产率约为78%,在乙醇中重结晶提纯后产品得率约为72%。通过熔点测定,薄层色谱,高效液相色谱,红外光谱和核磁共振氢谱等手段对DCTNB进行了分析和结构表征。  其次通过对溶剂、温度和时间三个反应条件以及水分子、铜粉活性和转速三个影响因素的研究,确定了单一原料合成NONA的工艺条件。以DCTNB为原料,铜粉为催化剂,硝基苯为溶剂,在165~170℃下经Ullmann反应合成中间产物二氯代九硝基三联苯(dichloro-NONA),得率为53%。dichloro-NONA继续在丁酮,碘化钠和乙酸的混合溶液中经过取代反应得到目标化合物NONA,得率98%。  最后对Ullmann反应的中间产物进行了分离,通过过滤、丙酮冲洗滤饼,水蒸气蒸馏,甲醇回流等步骤得到了不溶于甲醇的粗产品。尝试了传统溶剂重结晶法进行分离,效果不佳,成功以薄层色谱和柱色谱实现了中间产物的分离,并对中间产物进行了ESI质谱分析。对dichloro-NONA进行脱卤反应,得到最终产物,通过熔点检测,红外分析,核磁共振氢谱分析,ESI质谱分析,证明产物为NONA。对NONA进行了DSC分析,证明其良好的热稳定性。
其他文献
聚N-异丙基丙烯酰胺(PNIPAAm)水凝胶是一种温度敏感性凝胶,能对环境的温度变化产生响应。当其水溶液温度低于33℃时,PNIPAAm可以充分溶解于水中,温度超过33℃时,其分子链由亲水向