1-甲基-2,4,5-三硝基咪唑的合成技术

发布时间：2022-01-10 08:57

　　早期，硝基咪唑类化合物以其优良的药用性能备受关注。在20世纪90年代，ReddyDamavaipu发现该类化合物具有良好的炸药特性，有望成为新一代熔铸炸药载体。硝基咪唑类化合物含有类似苯环结构的大π键，其热稳定性较好、对外界刺激不敏感，是一类具有开发潜力的新型炸药。1-甲基-2,4,5-三硝基咪唑（MTNI）是多硝基咪唑类衍生物，它的能量水平与RDX相当，感度接近B炸药，熔点较低。因此，研究其合成工艺具有非常重要的意义。本文设计了两条合成路线：（一）直接硝化法，以N-甲基咪唑为原料，硝硫混酸为硝化剂直接硝化；（二）碘代-硝化法，以N-甲基咪唑为原料，I2/HIO3/CH3COOH为碘化氧化体系进行碘代，然后用超酸为硝化体系进行硝化。首先，按照路线（一），进行了直接硝化的合成工艺研究。采用红外光谱、核磁氢谱、质谱对合成产物进行了表征，并分析了其热分解性能；结果表明：直接硝化的最终产物仅为1-甲基-4,5-二硝基咪唑。分析了直接硝化法的反应机理，同时对再硝化1-甲基-4,5-二硝基咪唑的可行性进行了分析。通过单因素实验和正交实验优化了1-甲基-4,5-二硝基咪唑的合成工艺，最佳的合成条件为... 

【文章来源】：中北大学山西省

【文章页数】：94 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 研究背景、目的及意义
    1.2 硝基咪唑类化合物的研究进展
        1.2.1 二硝基咪唑的合成及性能研究
        1.2.2 三硝基咪唑的合成及性能研究
        1.2.3 硝基咪唑衍生物的合成及性能研究
    1.3 本论文的主要工作
2 理论基础
    2.1 咪唑环上的化学反应
        2.1.1 环氮原子上的反应
        2.1.2 环碳原子上的反应
    2.2 硝化反应
        2.2.1 硝化剂类型
        2.2.2 硝化方法
    2.3 碘化反应
3 N-甲基咪唑直接硝化的实验研究
    3.1 仪器与药品
    3.2 实验部分
        3.2.1 合成路线设计
        3.2.2 实验过程
    3.3 产物表征及性能研究
        3.3.1 产物（I）结构表征
        3.3.2 1-甲基-4,5-二硝基咪唑的热分解性能
    3.4 结果与讨论
        3.4.1 直接硝化的反应机理分析
        3.4.2 1-甲基-4,5-二硝基咪唑再硝化的可行性分析
    3.5 1-甲基-4,5-二硝基咪唑的工艺优化
        3.5.1 单因素实验
        3.5.2 正交实验
        3.5.3 验证实验
    3.6 本章小结
4 N-甲基咪唑碘代-硝化的实验研究
    4.1 仪器与药品
    4.2 实验部分
        4.2.1 合成路线设计
        4.2.2 实验过程
    4.3 产物表征及性能研究
        4.3.1 产物（II）结构表征
        4.3.2 产物（III）结构表征
        4.3.3 1-甲基-2,4-二硝基咪唑的热分解性能
        4.3.4 产物（IV）的结构表征
        4.3.5 产物（V）结构表征
        4.3.6 1-甲基-2,4,5-三硝基咪唑的热分解性能
    4.4 结果与讨论
        4.4.1 碘代反应机理分析
        4.4.2 碘代物硝化机理分析
        4.4.3 1-甲基-2,4-二硝基咪唑与 1-甲基-5-碘-2,4-二硝基咪唑再硝化的可行性比较
    4.5 1-甲基-2,4,5-三碘基咪唑的工艺优化
        4.5.1 单因素实验
        4.5.2 正交试验
        4.5.3 验证实验
    4.6 1-甲基-2,4,5-三硝基咪唑的工艺优化
        4.6.1 单因素实验
        4.6.2 正交试验
        4.6.3 验证试验
    4.7 本章小结
5 1-甲基-2,4,5-三硝基咪唑的晶体形貌预测
    5.1 晶体学形貌的动力学模拟
    5.2 结晶实验
    5.3 计算条件
    5.4 1-甲基-2,4,5-三硝基咪唑主要晶面族预测
        5.4.1 预测模型——BFDH
        5.4.2 预测模型——Growth Morphology
    5.5 1-甲基-2,4,5-三硝基咪唑在溶剂中的形貌预测
        5.5.1 晶面层建立
        5.5.2 溶剂层建立
        5.5.3 分子动力学模拟（MD）
        5.5.4 溶剂分子在不同晶面附着能的计算
    5.6 本章小结
6 结论与展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及所取得的研究成果
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]硝基唑类含能化合物的合成研究进展[J]. 赵廷兴,李磊,董战,张勇,张光全,黄明,李鸿波.  有机化学. 2014(02)
[2]熔铸炸药研究现状与发展趋势[J]. 郑保辉,罗观,舒远杰,王平胜.  化工进展. 2013(06)
[3]熔铸炸药载体的研究评述[J]. 曹端林,李雅津,杜耀,王建龙,李永祥.  含能材料. 2013(02)
[4]NTO炸药研究进展[J]. 王小军,鲁志艳,尚凤琴,王霞,秦亮,何丹,姚海涛,杨文丽,赵辉,杨彩云,冉军鹏.  现代化工. 2013(02)
[5]1-甲基-2,4-二硝基咪唑的晶体结构与热力学性质[J]. 张晓玉,池钰,黄明,王军.  含能材料. 2012(06)
[6]5-氨基-3-硝基-1,2,4-三唑的合成及反应性研究进展[J]. 贺云,范桂娟,张光全,黄明,刘玉存.  含能材料. 2012(06)
[7]1-苦基-2,4-二硝基咪唑的合成及表征[J]. 王小军,王霞,鲁志艳,秦亮,王燕喜,杨彩云.  火工品. 2012(05)
[8]1,4-二硝基咪唑的制备与晶体结构[J]. 张俊娜,兰婷,李明华,王宝龙,何炜.  应用化工. 2012(09)
[9]1-甲基-4,5-二硝基咪唑的晶体结构与热分解特性[J]. 陈丽珍,王小军,耿天奇,王建龙.  中北大学学报(自然科学版). 2012(02)
[10]4,5-二硝基咪唑有机铵盐的制备[J]. 李永祥,王建龙,曹端林,刘丽丽,宋磊.  火炸药学报. 2011(03)



本文编号：3580426