新型芳香族多硝基化合物合成与表征

来源 :西南科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yydx_2009
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保留我国现有的成熟的TNT生产线,回收和利用多余的TNT,实现技术产品的军民融合,对国防建设、节约开支、保护国有资产和促进就业等都具有重要的意义。TNT的回收和利用是一项复杂而艰巨的工程。TNT通过化学方法可转化为具有高附加值的化工中间体及工业产品,广泛用于制备染料、医药、颜料、香料、感光材料、润滑脂和润滑油的抗氧剂和金属防锈剂等。但在转化过程中,普遍存在路线复杂、成本高、收率较低、对环境有污染等不足。为实现 TNT化学转化快速高效、无毒无害、低廉成本处理,应将今后发展方向定位在多种技术的联合应用。   本文以TNT为原料,首先通过将其结构中反应活性较低的甲基氧化成活性较高的羧基、酰氯、醛基等基团,得到相应的三硝基苯甲酸、三硝基苯甲酰氯、三硝基苯甲醛、三硝基苯乙醛等,然后再与含有氨基的化合物反应,合成一系列未见文献报道的 TNT衍生化目标产物,并获得其较好的合成工艺条件,采用IR、UV-Vis、1H NMR、13C HMR、MS、DTA、元素分析等手段表征其结构,并探讨其性能。   (1)以 TNT为主要原料,合成2,4,6-三硝基苯甲酸(TNBA)、2,4,6-三硝基苯甲酰氯(TNBC)、2,4,6-三硝基苯甲醛(TNBD)和2,4,6-三硝基苯乙醛(TNBED)等化合物,获得它们适宜的合成工艺条件,并对其结构进行表征;   (2)以多硝基芳香醛与胺为原料,合成多硝基芳香族席夫碱,研究并获得其适宜的工艺条件为:醛:胺(含有一个氨基)=1:1.1,醛:胺(含有两个氨基)=2:1.1,醛:胺(含有三个氨基)=3:1.1,以V无水乙醇:VDMF=1:1或V无水乙醇:V二氯甲烷=1:l的混合溶液为溶剂,冰醋酸为催化剂,反应温度60~80℃,随着硝基数量增多,反应所需的时间逐渐增加。利用IR、UV-Vis、DTA、1H HMR、13C HMR、MS谱以及元素分析等方法对产物的结构进行表征,结果表明结构式与其表征结果一致;并对其物理特征进行分析;   (3)以 FOX-7和 TNBC为原料,通过酰氯的胺解反应合成得到了1,1-二(2,4,6-三硝基苯甲酰胺基)一2,2-二硝基乙烯,其适宜的工艺条件为:TNBC与FOX-7摩尔比为2.4:1,四氢呋喃为溶剂,DMF为缚酸剂,反应温度为0℃,反应时间48 h,产物的产率达到94%;利用UV-Vis、1H NMR、13C NMR、IR、MS以及元素分析等测试手段对1,1-二(2,4,6-三硝基苯甲酰胺基)-2,2-二硝基乙烯的结构进行了表征,结果表明结构式与其表征结果一致;1,1-二(2,4,6-三硝基苯甲酰胺基)-2,2-二硝基乙烯在空气气氛下热分解峰值温度为167℃;   (4)以多硝基取代芳香族酰卤与胺反应,合成多硝基芳香族酰胺,获得其反应条件:酰卤:胺=1:1.1,THF为溶剂,DMF为催化剂,反应温度25℃,随着硝基数量增多,反应时间逐渐增加。利用IR、UV-Vis、DTA、1H HMR、13C HMR、MS谱以及元素分析等方法对产物的结构进行表征,结果表明结构式与其表征结果一致,并对其物理特征进行分析;   (5)应用Kamlet公式对合成得到的化合物进行计算,获得其爆压、爆速、撞击感度等性能常数。结果表明,随着硝基数量的增加,一氧平衡逐渐趋近于0,含氮率增大,爆速、爆压也逐渐增大,符合高能含能材料的基本性能。
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