2，4，9-三氮杂金刚烷类化合物的合成研究

发布时间：2017-10-06 17:17

  本文关键词：2，4，9-三氮杂金刚烷类化合物的合成研究

  更多相关文章： 氧杂金刚烷 氮杂金刚烷 笼状化合物 硝胺 硝酸酯 含能化合物

【摘要】：金刚烷类化合物是一种重要的笼形化合物,被广泛应用于医药、催化、功能材料等领域。本论文研究环合法构建2,4,9-三氮杂金刚烷骨架,并引入多个硝基,试图合成出多硝基三氮杂金刚烷。设计了以无水柠檬酸为原料构建2,4,9-三氮杂金刚烷的合成路线。通过氧化脱羧、缩合、还原、水解等步骤最终得到3-羟乙基-1,5-戊二醇。尝试通过氧化为3-(2-氧乙基)戊二醛,再将其与胺缩合构建三氮杂金刚烷环,但是采用多种氧化法均未得到相应醛。又设计了以三烯丙基甲醇为原料构建2,4,9-三氮杂-7-金刚烷醇的合成路线。试图通过臭氧化和还原先合成出3-羟基-3-(2-氧乙基)戊二醛,但却得到了2,4,9-三氧杂-7-金刚烷醇。以其为原料探索在酸性条件下与胺缩合,均未得到2,4,9-三氮杂-7-金刚烷醇。2,4,9-三氧杂-7-金刚烷醇进行硝化反应得到2,4,9-三氧杂-7-金刚烷醇硝酸酯。研究了三烯丙基甲醇经过臭氧化、还原和缩合三步“一锅煮”工艺,成功构建了三氮杂金刚烷骨架,得到了2,4,9-三苄基-2,4,9-三氮杂-7-金刚烷醇,再经过催化脱苄乙酰化和硝化反应成功合成了一种新型含能化合物2,4,9-三硝基-2,4,9-三氮杂-7-金刚烷醇硝酸酯,总收率3.4%。通过理论计算得到,2,4,9-三硝基-2,4,9-三氮杂-7-金刚烷醇硝酸酯的密度为1.84 g·cm-3,爆速为8440 m·s-1,爆压为32.03 GPa。通过热分析研究了其热稳定性。TG-DSC曲线表明该化合物具有较好的热稳定性,分别在198℃和259℃有明显的放热峰,说明其热分解是一个多步分解的过程。
【关键词】：氧杂金刚烷 氮杂金刚烷 笼状化合物 硝胺 硝酸酯 含能化合物
【学位授予单位】：南京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O626
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 注释表11-12
• 1 绪论12-27
• 1.1 引言12
• 1.2 金刚烷类含能材料研究发展12-17
• 1.2.1 研究意义及背景12-13
• 1.2.2 多硝基金刚烷合成研究进展13-17
• 1.3 氮杂环化合物研究现状17-20
• 1.3.1 研究意义及背景17-18
• 1.3.2 氮杂环化合物合成研究18-20
• 1.4 氮杂金刚烷研究现状20-25
• 1.4.1 研究意义及背景20-21
• 1.4.2 一氮杂金刚烷合成研究21-22
• 1.4.3 二氮杂金刚烷合成22-23
• 1.4.4 三氮杂金刚烷合成研究23-24
• 1.4.5 四氮杂金刚烷合成24-25
• 1.5 本论文选题依据和研究内容25-27
• 1.5.1 本课题选题依据25-26
• 1.5.2 本课题研究内容26-27
• 2 2,4,9-三氮杂金刚烷骨架构建探索27-41
• 2.1 引言27
• 2.2 实验试剂和仪器27-29
• 2.2.1 实验主要仪器28
• 2.2.2 实验主要试剂28-29
• 2.3 丙酮二羧酸二甲酯的合成29-31
• 2.3.1 实验部分29-30
• 2.3.2 原料中结晶水对反应的影响30
• 2.3.3 氧化脱羧温度对反应的影响30-31
• 2.3.4 反应时间对收率的影响31
• 2.4 3-氰基亚甲基-1,5-戊二酸二甲酯31-33
• 2.4.1 实验部分31-32
• 2.4.2 反应温度对收率的影响32-33
• 2.4.3 反应时间对收率的影响33
• 2.5 3-氰基甲基-1,5-戊二酸二甲酯的合成33-35
• 2.5.1 实验部分33-34
• 2.5.2 催化剂用量对反应的影响34
• 2.5.3 反应时间对收率的影响34-35
• 2.6 甲川三乙酸的合成35-36
• 2.6.1 实验部分35
• 2.6.2 反应温度对收率的影响35-36
• 2.6.3 反应时间对收率的影响36
• 2.7 甲川三乙酸三甲酯的合成36-37
• 2.7.1 实验部分36-37
• 2.7.2 结果与讨论37
• 2.8 3-羟乙基-1,5-戊二醇的合成37-38
• 2.8.1 实验部分37-38
• 2.8.2 结果与讨论38
• 2.9 3-(2-氧乙基)戊二醛的合成探索38-39
• 2.9.1 实验部分38-39
• 2.9.2 结果与讨论39
• 2.10 本章小结39-41
• 3 2,4,9-三硝基-2,4,9三氮杂-7-金刚烷醇硝酸酯合成探索41-62
• 3.1 引言41
• 3.2 实验试剂和仪器41-43
• 3.2.1 实验主要仪器41-42
• 3.2.2 实验主要试剂42-43
• 3.3 2,4,9-三氧杂-7-金刚烷醇的合成43-46
• 3.3.1 实验部分43-44
• 3.3.2 溶剂对反应收率的影响44
• 3.3.3 温度对反应收率的影响44-45
• 3.3.4 反应时间对实验收率的影响45-46
• 3.4 氧杂金刚烷醇为原料构建三氮杂金刚烷环探索46-50
• 3.4.1 将TRAT作为模版反应研究构环反应条件46-49
• 3.4.2 浓硫酸/乙腈条件环合尝试49
• 3.4.3 与苄胺环合尝试49-50
• 3.4.4 与甲胺环合尝试50
• 3.5 2,4,9-三氧杂-7-金刚烷醇硝酸酯的合成50-51
• 3.5.1 实验部分50-51
• 3.5.2 结果与讨论51
• 3.6 氧杂金刚烷醇硝酸酯为原料构建三氮杂金刚烷环探索51-53
• 3.6.1 浓硫酸/乙腈条件环合尝试52
• 3.6.2 与苄胺环合尝试52
• 3.6.3 与甲胺环合尝试52-53
• 3.7 经由缩醛构建三氮杂金刚烷环路线的探索53-55
• 3.7.1 4-(2’,2’-二乙氧基乙基)-2,6-二乙氧基四氢-2H-吡喃-4-醇合成53-54
• 3.7.2 缩醛与苄胺环合尝试54
• 3.7.3 缩醛与甲胺环合尝试54-55
• 3.8 “一锅法”合成2,4,9-三苄基-2,4,9-三氮杂-7-金刚烷醇55-57
• 3.8.1 实验部分55-56
• 3.8.2 原料对构环反应的影响56
• 3.8.3 温度对反应收率的影响56
• 3.8.4 反应时间对反应收率的影响56-57
• 3.9 2,4,9-三乙酰基-7-乙酰氧基-2,4,9-三氮杂金刚烷合成57-58
• 3.9.1 实验部分57
• 3.9.2 加氢方式对反应收率的影响57-58
• 3.9.3 反应时间对反应收率的影响58
• 3.9.4 脱苄乙酰化方式对反应影响58
• 3.10 2,4,9-三硝基-2,4,9-三氮杂-7-金刚烷醇硝酸酯的合成58-60
• 3.10.1 实验部分58-59
• 3.10.2 结果与讨论59
• 3.10.3 2,4,9-三硝基-2,4,9-三氮杂-7-金刚烷醇硝酸酯热稳定性研究59-60
• 3.10.4 2,4,9-三硝基-2,4,9-三氮杂-7-金刚烷醇硝酸酯的爆轰性能研究60
• 3.11 本章小结60-62
• 4 结论与展望62-64
• 4.1 研究结论62
• 4.2 创新点62
• 4.3 课题展望62-64
• 致谢64-65
• 参考文献65-70
• 附录70-82

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 曹英敏;金刚烷及金刚烷化学的最新开发[J];化工进展;1988年06期

2 许涛,于翠艳,孙立欣;金刚烷──烃类家族的新星[J];松辽学刊(自然科学版);2000年02期

3 胡晓春,孔黎春,冯云龙,吴利平;1,3-金刚烷二甲酸的制备[J];浙江师范大学学报(自然科学版);2004年02期

4 胡晓春;孔黎春;;金刚烷醚的便捷合成[J];合成化学;2008年04期

5 王永杰;;金刚烷——新一代化工原料[J];价值工程;2010年25期

6 张魁英;杨佰娟;郑立;臧家业;詹天荣;王小如;黎先春;;基于原油中金刚烷指纹半定量分析进行原油鉴别[J];分析化学;2011年04期

7 陈丽珍;;第二代精细化工原料——金刚烷[J];精细化工信息;1986年10期

8 卞觉新;用途广泛的精细化工原料——金刚烷[J];精细化工;1987年03期

9 李同信;王雪梅;任志新;;金刚烷的制备和应用的研究进展[J];石油化工;1992年01期

10 孙爱春;金刚烷的化学[J];浙江师大学报(自然科学版);1994年02期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 李蓉;周凯利;喻桂朋;邹应萍;潘春跃;;新型含金刚烷结构三酯的合成研究[A];第七届中国功能材料及其应用学术会议论文集（第7分册）[C];2010年

2 刘卅;郭建维;段文利;哈成勇;廖兵;庞浩;;金刚烷羧酸纤维素酯合成新方法[A];2009年全国高分子学术论文报告会论文摘要集（下册）[C];2009年

3 武丽美;崔捷;纪敏;贺民;田福平;安永林;蔡天锡;;金刚烷的新合成方法[A];第十一届全国青年催化学术会议论文集（下）[C];2007年

4 张洪鹏;黄剑东;;金刚烷修饰的酞菁锌配合物的合成与性质研究[A];中国化学会第26届学术年会光化学分会场论文集[C];2008年

5 张祖平;吴浩;苏峰华;王贤文;;Zn_4O簇核构筑的默认金刚烷拓扑金属-有机骨架蓝色荧光材料[A];中国化学会第26届学术年会晶体工程分会场论文集[C];2008年

6 杜东英;秦俊生;李顺利;兰亚乾;邵奎占;苏忠民;;一个基于{P_4Mo_6}二聚体构筑的金刚烷结构的无机-有机杂化化合物[A];中国化学会第四届全国多酸化学学术研讨会论文摘要集[C];2011年

7 耿晓红;冯云龙;;以金刚烷二乙酸为桥联配体的系列过渡金属配合物的合成与结构[A];中国晶体学会第四届全国会员代表大会暨学术会议学术论文摘要集[C];2008年

8 韩昆颖;陈ng;刘育;;氨基喹啉修饰环糊精／金刚烷乙酸体系对Zn~(2+)高效荧光传感[A];中国化学会全国第十三届大环化学暨第五届超分子化学学术讨论会论文选集[C];2006年

9 朱晓亮;王力风;范曙光;王贵宾;姜振华;;带金刚烷侧基的聚芳醚酮共聚物的合成[A];2007年全国高分子学术论文报告会论文摘要集（上册）[C];2007年

10 王杰;柯海岚;郑丽;郭旭虹;李莉;;基于环糊精和金刚烷包合作用的聚合物水凝胶[A];2009年全国高分子学术论文报告会论文摘要集（下册）[C];2009年

中国重要报纸全文数据库 前1条

1 贾红华 朱颐申;金刚烷抗流感待改进[N];医药经济报;2002年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 孙金;新型金刚烷类氮氧化物的合成及抗肝癌活性研究[D];陕西中医药大学;2016年

2 王晨娇;2，4，9-三氮杂金刚烷类化合物的合成研究[D];南京理工大学;2016年

3 阮宏伟;2-氮杂金刚烷衍生物的合成研究及1,2,2,5,6,6-六硝基金刚烷的合成探索[D];南京理工大学;2016年

4 余丽品;金刚烷合成的研究[D];南京工业大学;2006年

5 蔡璐;新型金刚烷药物中间体的合成[D];广东工业大学;2011年

6 王岳琴;1，3，，5，7-四苯基金刚烷衍生物的合成和性能[D];广东工业大学;2011年

7 苏强;含氮杂环类金刚烷化合物的合成研究[D];广东工业大学;2012年

8 孔黎春;金刚烷二取代衍生物的合成及应用开发研究[D];苏州大学;2006年

9 谭镜明;功能性分子筛催化异构化合成金刚烷的研究[D];广东工业大学;2005年

10 卫芸;金刚烷、吡嗪肟类配体及其配合物的合成、晶体结构和性能研究[D];西北师范大学;2012年

本文编号：984001