本发明涉及一种六硝基茋合成方法,属于含能材料领域。
背景技术:
六硝基茋是一种性能优良的新型高能低感耐热单质炸药,熔点318℃,具有高低温起爆性能良好的特点,适用于宇宙空间所经受的大范围和高低温真空环境,以及石油地下勘探的超高温射孔弹装药,是目前唯一能满足工业生产价值和引信安全设计规范的耐热炸药。
目前六硝基茋的工业制备主要采用两步法,以tnt为原料,经次氯酸钠氧化得到六硝基联苄,再在脱氢试剂的作用下制备得到六硝基茋。文献《六硝基联苄氧化成六硝基茋的研究》(华东工学院学报,第4期,1992年:481-53)报道了以tnt为原料,乙醇和苯为溶剂先制备得到六硝基联苄,再以吡啶和苯为溶剂液溴为脱氢剂反应制备得到了六硝基茋。在六硝基联苄脱氢制成六硝基茋的过程中最高收率达到了94.5%。文献《hns的绿色制备工艺》(火炸药学报,第37卷第3期,2014年6月:29-32)报道了以tnt为原料,乙醇和苯为溶剂先制备得到六硝基联苄,再以吡啶和1,2-二氯乙烷为溶剂液溴为脱氢剂反应制备得到了六硝基茋。在六硝基联苄脱氢制成六硝基茋的过程中最高收率达到了96%。
以上文献报道中由六硝基联苄脱氢制成六硝基茋过程均获得94%以上的收率,但所用脱氢剂液溴容易挥不易计量、所产生的强烈刺激性烟雾对人体造成不易医治的伤害、对所用液溴有较高的质量要求,往往需进口试剂才能满足。
技术实现要素:
本发明的目的在于克服背景技术中的不足,提供一种使用不产生烟雾、便于计量、便于干燥的固体脱氢剂的由六硝基联苄制备六硝基茋的方法。
为实现本发明的目的,本发明的合成路线为:
其中,脱氢剂的特点是在反应中可以释放出溴自由基。
本发明将六硝基联苄溶解于混合溶剂中,再加入固体脱氢剂,经加热反应得到六硝基茋。
本发明的六硝基茋合成方法,包括以下步骤:
搅拌下,将六硝基联苄加入到混合溶剂中,升温至40℃,待固体物质全部溶解后,加入固体脱氢剂,继续升温至60℃~80℃,保温反应3h~8h,然后体系降温至25℃,过滤,水洗、乙醇洗涤、干燥后得到六硝基茋;其中,六硝基联苄与混合溶剂的质量体积比为1g:6ml~15ml,六硝基联苄与固体脱氢剂的质量比为1:0.7~2。
混合溶剂是指体积比0.8~1.4:1的苯/吡啶混合液或体积比8~14:1的1,2-二氯乙烷/吡啶混合液,包括反应中产生的母液;
固体脱氢剂为三溴化磷、三溴化吡啶鎓盐、苯基三甲基三溴化铵、四甲基三溴化铵、四丁基三溴化铵、苄基三甲基三溴化铵、苄基基三乙基三溴化铵。
本发明优选的六硝基茋合成方法,包括以下步骤:
搅拌下,将六硝基联苄加入到混合溶剂中,升温至40℃,待固体物质全部溶解后,加入固体脱氢剂,继续升温至60℃~80℃,保温反应3h~6h,然后体系降温至25℃,过滤,水洗、乙醇洗涤、干燥后得到六硝基茋;其中,六硝基联苄与混合溶剂的质量体积比为1g:6ml~10ml,六硝基联苄与固体脱氢剂的质量比为1:0.8~2,混合溶剂是指体积比1~1.2:1的苯/吡啶混合溶剂或体积比10~12:1的1,2-二氯乙烷/吡啶混合溶剂,固体脱氢剂为三溴化吡啶鎓盐、四丁基三溴化铵。
本发明的优点:
本发明提供了一种六硝基茋合成方法,所用脱氢剂不挥发方便称量,不产生有毒有害气体,国产化产品即可满足要求,而现有技术中所用液溴易挥发、产生刺激性气体、不便于称量,因对含水量有要求,需要使用进口试剂。
具体实施方式
以下通过实施例对本发明作进一步说明,但本发明不受下列实施例的限制。
实施例1
搅拌下,将1g六硝基联苄加入到10ml体积比1:1的苯/吡啶混合溶剂中,加完后升温至40℃,待固体物质全部溶解后,加入1g三溴吡啶鎓,继续升温至80℃,保温反应4h,然后体系降温至25℃,过滤,水洗、乙醇洗涤、干燥后得到0.915g固体,收率91.9%。
熔点:315~324℃
红外光谱(kbr,cm-1)γ:3100,1617,1601,1539,1348,724
1hnmr(dmso-d6,500mhz,ppm):9.123,7.139
上述鉴定数据证实本步骤得到的物质是六硝基茋。
实施例2
搅拌下,将1g六硝基联苄加入到6ml体积比10:1的1,2-二氯乙烷/吡啶混合溶剂中,加完后升温至40℃,待固体物质全部溶解后,加入2g四丁基三溴化铵,继续升温至70℃,保温反应6h,然后体系降温至25℃,过滤,水洗、乙醇洗涤、干燥后得到0.93g固体,收率93.4%。
实施例3
搅拌下,将1g六硝基联苄加入到10ml体积比12:1的1,2-二氯乙烷/吡啶混合溶剂中,加完后升温至40℃,待固体物质全部溶解后,加入1.5g三溴吡啶鎓,继续升温至80℃,保温反应3h,然后体系降温至25℃,过滤,水洗、乙醇洗涤、干燥后得到0.900g固体,收率90.4%。
实施例4
搅拌下,将1g六硝基联苄加入到10ml体积比1.2:1的苯/吡啶混合溶剂中,加完后升温至40℃,待固体物质全部溶解后,加入0.8g三溴吡啶鎓,继续升温至60℃,保温反应6h,然后体系降温至25℃,过滤,水洗、乙醇洗涤、干燥后得到0.920g固体,收率92.41%。