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目前N205作为一种绿色硝化剂已经在硝化反应中得到了广泛的应用,离子液体作为催化剂和绿色溶剂也成功的应用到硝化反应中,所以N205-离子液体的组合必然是未来硝化反应研究的热门。本文以N205/有机溶剂体系和N2O5/HNO3体系为硝化剂,以甲基咪唑型、1-磺酸丁基-3-甲基咪唑型和己内酰胺型三种Bronsted酸性离子液体为催化剂,分别对哌嗪、1,4,5,8-四氮杂双环-[4,4,0]-葵烷和2,5,7,9-四氮杂双环-[4,3,0]-壬-8-酮盐酸盐三种仲胺进行了硝化反应。探讨了主要反应的机理,通过1HNMR、13CNMR和IR对所得产物进行了结构表征。采用N205/有机溶剂体系为硝化剂,哌嗪直接硝化得到二硝基哌嗪,反应温度5℃,n(N2O5):n(C4H10N2)=4,产率为27.8%；1,4,5,8-四氮杂双环-[4,4,0]-葵烷直接硝化得到1,4,5,8-四硝基-1,4,5,8-四氮杂双环-[4,4,0]-葵烷,反应温度25℃,n(N2O5):n(C6H14N4)=6,产率83.2%；2,5,7,9-四氮杂双环-[4,3,0]-壬-8-酮盐酸盐硝化得到2,5-二硝基-2,5,7,9-四氮杂双环-[4,3,0]-壬-8-酮,反应温度25℃,n(N2O5):n(C5H10N40)=3,产率8.4%。三个反应的最佳溶剂都是CH3NO2,产物的纯度都在99%以上,反应后处理简单,溶剂可以回收利用。采用N2O5/HNO3体系为硝化剂,由于其酸度过高和硝化能力太强,哌嗪和1,4,5,8-四氮杂双环-[4,4,0]-葵烷不能进行硝化,而2,5,7,9-四氮杂双环-[4,3,0]-壬-8-酮盐酸盐稳定性好,可以进行硝化并且得到两种硝化产物。反应时间为2h,反应温度为25℃,n(N2O5):n(C5H10N4O)为4,N205在N2O5/HNO3体系中的质量分数20%时,产物为2,5,7-三硝基-2,5,7,9-四氮杂双环-[4,3,0]-壬-8-酮,产率为42.6%；反应时间为2h,反应温度为40℃,n(N2O5):n(C5H10N4O)=6, N2O5在N2O5/HNO3体系中的质量分数25%时,产物为2,5,7,9-四硝基-2,5,7,9-四氮杂双环-[4,3,0]-壬-8-酮,产率为70.9%。在其他的反应条件下会得到两者的混合物。加入离子液体作为催化剂时,硝化反应的产率得到了不同程度提高。其中以N205/有机溶剂体系为硝化剂时,二硝基哌嗪的产率提高了2.6%；1,4,5,8-四硝基-1,4,5,8-四氮杂双环-[4,4,0]-葵烷的产率提高了6.2%；2,5-二硝基-2,5,7,9-四氮杂双环-[4,3,0]-壬-8-酮的产率提高了2.5%。三个反应的最佳离子液体催化剂都是[(CH2)4SO3HMim] HSO4,加入量都为底物摩尔量的3%。以N2O5/HNO3体系为硝化剂时,2,5,7-三硝基-2,5,7,9-四氮杂双环-[4,3,0]-壬-8-酮的产率提高了4.3%；2,5,7,9-四硝基-2,5,7,9-四氮杂双环-[4,3,0]-壬-8-酮的产率提高了4.6%。三个反应的最佳离子液体催化剂都是[(CH2)4SO3HMim] HSO4,加入量都为底物摩尔量的4%。