1-甲基-3,4,5-三硝基吡唑的合成工艺研究及性能测试
发布时间：2020-12-07 06:58
1-甲基-3,4,5-三硝基吡唑（MTNP）是一种高能钝感的低熔点单质炸药,其爆轰性能与RDX相当,感度接近B炸药,是一种潜在可替代TNT作为熔铸炸药载体的含能材料。但目前国内合成MTNP的工艺不成熟,严重阻碍了其广泛应用,因此对MTNP的合成工艺研究具有一定的现实意义及应用价值。以N-甲基吡唑为原料,20%发烟硫酸-98%硝酸为硝化剂,研究了一步硝化法合成MTNP的工艺。通过单因素实验和正交实验优化了合成工艺,确定了较佳工艺条件:20%发烟硫酸与98%硝酸的体积比为3:1;98%硝酸与N-甲基吡唑的摩尔比为5:1;反应温度110℃;反应时间2h。在此条件下MTNP的得率为55.73%,直接过滤即可得到纯度为99.0%的产品。通过熔点、红外光谱、核磁共振氢/碳谱、元素分析、质谱及高效液相色谱对目标产物进行纯度和结构表征。在百克级放大实验中,MTNP的产率有所下降。对二步硝化法合成MTNP进行了探索性研究,通过单因素实验确定第一步硝化合成1-甲基-4-硝基吡唑的较佳工艺条件:N-甲基吡唑,浓硝酸与浓硫酸的摩尔比为1:2:4;反应温度50℃;反应时间1h;得率为90.53%。根据熔点、薄层...
【文章来源】：中北大学山西省
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
反应装置
图 3.2 MTNP 的 DSC 图 图 3.3 MTNP 的高效液相色谱图Fig. 3.2 DSC of MTNP Fig. 3.3 HPLC of MTNP（3）红外光谱红外光谱表征结果如图 3.4 所示。从图 3.4 中可以看出在波数为 2884cm-1处有吸收峰，是结构中甲基 C-H 键的吸收振动峰，在 1581cm-1、1338cm-1处存在强吸收峰，是-NO2的吸收振动峰。4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500020406080100过率透（%）波数（cm-1）2884158113389047778441051NNCH3NO2O2NO2N
图 3.2 MTNP 的 DSC 图 图 3.3 MTNP 的高效液相色谱图Fig. 3.2 DSC of MTNP Fig. 3.3 HPLC of MTNP（3）红外光谱红外光谱表征结果如图 3.4 所示。从图 3.4 中可以看出在波数为 2884cm-1处有吸收峰，是结构中甲基 C-H 键的吸收振动峰，在 1581cm-1、1338cm-1处存在强吸收峰，是-NO2的吸收振动峰。4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500020406080100过率透（%）波数（cm-1）2884158113389047778441051NNCH3NO2O2NO2N
【参考文献】：
期刊论文
[1]4-硝基吡唑的一锅两步法合成及其晶体结构[J]. 李永祥,党鑫,曹端林,柴笑笑. 含能材料. 2018(05)
[2]N2O5/发烟硫酸体系一步法合成1-甲基-3,4,5-三硝基吡唑[J]. 吴霏,李永祥,郝彩丽,薛梅,王建龙,曹端林. 含能材料. 2016(06)
[3]新型含能化合物3,5-二硝基吡唑-4-硝酸酯的合成与表征[J]. 冯晓琴,崔建兰,曹端林,李永祥,王建龙. 含能材料. 2016(01)
[4]1-甲基-3,4-二硝基吡唑的合成、性能及晶体结构[J]. 李永祥,郭俊玲,宋磊,曹端林,王建龙. 火炸药学报. 2015(03)
[5]超酸硝化法合成1-甲基-3,4,5-三硝基吡唑[J]. 郭俊玲,李永祥,王建龙,曹端林,王艳红. 合成化学. 2015(02)
[6]1-甲基-3,4-二硝基吡唑合成与表征[J]. 张巧玲,李雅津,焦清介,任惠,李永祥. 含能材料. 2015(03)
[7]1-甲基-3,4,5-三硝基吡唑的一步法合成及热性能[J]. 郭俊玲,李永祥,王建龙,曹端林,王艳红,王少林. 含能材料. 2015(03)
[8]1-甲基-4,5-二硝基吡唑的合成及表征[J]. 郭俊玲,李永祥,王建龙,曹端林,王艳红. 科学技术与工程. 2015(03)
[9]硝基吡唑类化合物的合成研究进展[J]. 郭俊玲,曹端林,王建龙,王艳红,乔瑞,李永祥. 含能材料. 2014(06)
[10]一锅法合成4-氯-3,5-二硝基吡唑[J]. 乔瑞,王艳红,李永祥. 化工中间体. 2014(04)
硕士论文
[1]3,4,5-三硝基吡唑的合成研究及其与苦基氯缩合反应探索[D]. 吴军鹏.中北大学 2017
[2]DNTF结晶工艺研究[D]. 兰贯超.中北大学 2016
[3]1-甲基-3,4,5-三硝基吡唑（MTNP）的制备及性能[D]. 陶文昌.北京理工大学 2016
[4]1-甲基-3,4,5-三硝基吡唑的合成工艺研究[D]. 李雅津.中北大学 2014
[5]3，4-二硝基吡唑的合成及其性能研究[D]. 杜闪.中北大学 2012
[6]3，4-二硝基吡唑合成及性能研究[D]. 田新.中国工程物理研究院 2012
本文编号：2902847
【文章来源】：中北大学山西省
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
反应装置
图 3.2 MTNP 的 DSC 图 图 3.3 MTNP 的高效液相色谱图Fig. 3.2 DSC of MTNP Fig. 3.3 HPLC of MTNP（3）红外光谱红外光谱表征结果如图 3.4 所示。从图 3.4 中可以看出在波数为 2884cm-1处有吸收峰，是结构中甲基 C-H 键的吸收振动峰，在 1581cm-1、1338cm-1处存在强吸收峰，是-NO2的吸收振动峰。4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500020406080100过率透（%）波数（cm-1）2884158113389047778441051NNCH3NO2O2NO2N
图 3.2 MTNP 的 DSC 图 图 3.3 MTNP 的高效液相色谱图Fig. 3.2 DSC of MTNP Fig. 3.3 HPLC of MTNP（3）红外光谱红外光谱表征结果如图 3.4 所示。从图 3.4 中可以看出在波数为 2884cm-1处有吸收峰，是结构中甲基 C-H 键的吸收振动峰，在 1581cm-1、1338cm-1处存在强吸收峰，是-NO2的吸收振动峰。4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500020406080100过率透（%）波数（cm-1）2884158113389047778441051NNCH3NO2O2NO2N
【参考文献】：
期刊论文
[1]4-硝基吡唑的一锅两步法合成及其晶体结构[J]. 李永祥,党鑫,曹端林,柴笑笑. 含能材料. 2018(05)
[2]N2O5/发烟硫酸体系一步法合成1-甲基-3,4,5-三硝基吡唑[J]. 吴霏,李永祥,郝彩丽,薛梅,王建龙,曹端林. 含能材料. 2016(06)
[3]新型含能化合物3,5-二硝基吡唑-4-硝酸酯的合成与表征[J]. 冯晓琴,崔建兰,曹端林,李永祥,王建龙. 含能材料. 2016(01)
[4]1-甲基-3,4-二硝基吡唑的合成、性能及晶体结构[J]. 李永祥,郭俊玲,宋磊,曹端林,王建龙. 火炸药学报. 2015(03)
[5]超酸硝化法合成1-甲基-3,4,5-三硝基吡唑[J]. 郭俊玲,李永祥,王建龙,曹端林,王艳红. 合成化学. 2015(02)
[6]1-甲基-3,4-二硝基吡唑合成与表征[J]. 张巧玲,李雅津,焦清介,任惠,李永祥. 含能材料. 2015(03)
[7]1-甲基-3,4,5-三硝基吡唑的一步法合成及热性能[J]. 郭俊玲,李永祥,王建龙,曹端林,王艳红,王少林. 含能材料. 2015(03)
[8]1-甲基-4,5-二硝基吡唑的合成及表征[J]. 郭俊玲,李永祥,王建龙,曹端林,王艳红. 科学技术与工程. 2015(03)
[9]硝基吡唑类化合物的合成研究进展[J]. 郭俊玲,曹端林,王建龙,王艳红,乔瑞,李永祥. 含能材料. 2014(06)
[10]一锅法合成4-氯-3,5-二硝基吡唑[J]. 乔瑞,王艳红,李永祥. 化工中间体. 2014(04)
硕士论文
[1]3,4,5-三硝基吡唑的合成研究及其与苦基氯缩合反应探索[D]. 吴军鹏.中北大学 2017
[2]DNTF结晶工艺研究[D]. 兰贯超.中北大学 2016
[3]1-甲基-3,4,5-三硝基吡唑（MTNP）的制备及性能[D]. 陶文昌.北京理工大学 2016
[4]1-甲基-3,4,5-三硝基吡唑的合成工艺研究[D]. 李雅津.中北大学 2014
[5]3，4-二硝基吡唑的合成及其性能研究[D]. 杜闪.中北大学 2012
[6]3，4-二硝基吡唑合成及性能研究[D]. 田新.中国工程物理研究院 2012
本文编号：2902847
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