卤代金刚烷及其硝基衍生物的合成研究

发布时间：2017-03-24 18:13

  本文关键词：卤代金刚烷及其硝基衍生物的合成研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着现代武器发展提出的“精确打击、高效毁伤和高生存能力”目标对含能材料越来越高的要求，有机笼状含能材料成为新型高能单质炸药合成的研究热点，其中多硝基金刚烷因其耐热、能量密度高和感度低更有望成为新一代军用炸药而备受关注。卤代金刚烷是多硝基金刚烷的重要前体，因此研究卤代金刚烷及其硝基衍生物的合成具有重要意义。 对于氯代金刚烷衍生物的制备研究，以金刚烷为原料，分别以叔丁基氯、四氯化碳和氯化亚砜为氯化剂制备了多种氯代金刚烷，通过红外光谱、核磁共振碳谱和气质联用对所得产物进行了表征，结果表明，以叔丁基氯为氯化剂可制得1-氯金刚烷，而以四氯化碳和氯化亚砜为氯化剂得到多种同分异构体的混合物，其中三氯金刚烷和四氯金刚烷含量较多，氯化亚砜作氯化剂活性较四氯化碳高；对于1-氯金刚烷的合成，研究了四种催化剂对其得率的影响，结果表明，AlCl3催化时得率最高；对于多氯代金刚烷的合成，研究了四氯化碳为氯化剂时，反应条件对多氯取代产物总得率的影响，通过单因素试验，得到了较佳反应条件。 以金刚烷甲酸为原料，氯气为氯化剂，初步探索了光催化制备多氯代金刚烷甲酸的方法，通过熔点、薄层色谱和红外光谱对产物进行了表征，确定有新物质生成。研究了紫外光源、反应温度和氯气通入速率对反应的影响，实验发现中压紫外汞灯比普通紫外消毒灯更能促进反应快速发生，反应温度对反应影响不大，氯气通入速率必须控制在一定范围。 在溴代、碘代金刚烷及其硝基衍生物的制备研究中，以金刚烷为原料，液溴为溴化剂，采用多种催化剂及不同的反应条件合成了1-溴金刚烷，1,3-二溴金刚烷和1,3,5,7-四溴金刚烷，通过卤素置换制备了1,3,5,7-四碘金刚烷。探索了以98%硝酸为硝化剂直接硝化1,3,5,7-四碘金刚烷制备1,3,5,7-四硝基金刚烷的方法，经表征分析，1,3,5,7-四硝基金刚烷未成功制备。 采用分子力学方法，预测了1,3,5,7-四硝基金刚烷晶体的真空形貌，结果表明，TNA在真空条件下，晶体为类球状，其形态学重要晶面为（101）、（110）和（002）。采用Kamlet公式计算了1,3,5,7-四硝基金刚烷的爆轰性能，爆速υD=6984m/s，爆压P=19.98GPa，与文献值接近。
【关键词】：金刚烷 金刚烷甲酸 光催化 卤代反应
【学位授予单位】：中北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TQ560.1
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 1 绪论11-23
• 1.1 课题的研究背景、目的及意义11-14
• 1.1.1 课题的研究背景11-13
• 1.1.2 课题的研究目的和意义13
• 1.1.3 金刚烷衍生物的应用价值13-14
• 1.2 多硝基金刚烷的合成研究现状14-19
• 1.2.1 一硝基金刚烷的合成研究14-15
• 1.2.2 二硝基金刚烷的合成研究15-17
• 1.2.3 三硝基金刚烷的合成研究17
• 1.2.4 四硝基金刚烷的合成研究17-18
• 1.2.5 六硝基金刚烷的合成研究18-19
• 1.3 卤代金刚烷的合成研究现状19-22
• 1.3.1 氯代金刚烷的合成研究19-20
• 1.3.2 溴代金刚烷的合成研究20-21
• 1.3.3 碘代金刚烷的合成研究21-22
• 1.4 课题的研究内容22-23
• 2 基础理论23-28
• 2.1 烷烃的自由基卤代反应23-25
• 2.1.1 烷烃的自由基卤代反应种类23-24
• 2.1.2 烷烃自由基卤代反应影响因素24-25
• 2.2 金刚烷的化学研究25-26
• 2.3 脂肪烃的硝化反应机理26-28
• 3 氯代金刚烷的合成与表征28-44
• 3.1 药品与仪器28-29
• 3.2 氯代金刚烷的合成方法研究29-30
• 3.2.1 合成路线29
• 3.2.2 合成方法29-30
• 3.3 产物表征分析30-39
• 3.3.1 1-氯金刚烷制备产物的表征分析30-33
• 3.3.2 多氯代金刚烷制备产物的表征分析33-39
• 3.4 结果与讨论39-43
• 3.4.1 反应条件对 1-氯金刚烷得率的影响39-40
• 3.4.2 反应条件对多氯代反应的影响40-43
• 3.5 本章小结43-44
• 4 光催化制备多氯代金刚烷甲酸的探索研究44-50
• 4.1 药品与仪器44-45
• 4.2 多氯代金刚烷甲酸合成研究45-46
• 4.2.1 合成路线45
• 4.2.2 光源的选择45-46
• 4.2.3 合成方法46
• 4.3 产物表征分析46-47
• 4.3.1 熔点测试46
• 4.3.2 薄层色谱分析46-47
• 4.3.3 红外光谱分析47
• 4.4 结果与讨论47-48
• 4.4.1 紫外光源对反应结果的影响47-48
• 4.4.2 反应温度对反应结果的影响48
• 4.4.3 通气速率对反应的影响48
• 4.5 本章小结48-50
• 5 溴代、碘代金刚烷及其硝化物的制备与表征50-62
• 5.1 药品与仪器50-51
• 5.2 合成方法研究51-53
• 5.2.1 合成路线51-52
• 5.2.2 合成方法52-53
• 5.3 产物表征分析53-60
• 5.3.1 1-溴金刚烷制备产物的表征分析53-55
• 5.3.2 1,3-二溴金刚制备产物的表征分析55-57
• 5.3.3 1,3,5,7-四溴金刚烷制备产物的表征分析57-59
• 5.3.4 1,3,5,7-四碘金刚烷制备产物的表征分析59
• 5.3.5 1,3,5,7-四硝基金刚烷制备产物的表征分析59-60
• 5.4 结果与讨论60-61
• 5.4.1 1-溴金刚烷制备的影响因素60
• 5.4.2 1,3,5,7-四溴金刚烷制备的影响因素60-61
• 5.4.3 1,3,5,7-四碘金刚烷制备的影响因素61
• 5.5 本章小结61-62
• 6 1,3,5,7-四硝基金刚烷的晶习预测与爆轰性能计算62-72
• 6.1 1,3,5,7-四硝基金刚烷的晶习预测62-68
• 6.1.1 计算过程62-63
• 6.1.2 计算结果63-67
• 6.1.3 可控晶面的选择67-68
• 6.2 1,3,5,7-四硝基金刚烷的爆轰性能计算68-70
• 6.3 本章小结70-72
• 7 结论与展望72-74
• 附录74-78
• 参考文献78-83
• 攻读学位期间的论文及科研成果83-84
• 致谢84-85

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：265984