FOX-7及其衍生物的合成工艺研究

【摘要】FOX-7（1,1-二氨基-2,2-二硝基乙烯）具有较高的能量密度和较低的感度，是新一代含能材料的代表。目前生产中FOX-7的得率只能达到38%，因此，优化FOX-7的合成工艺、提高得率、降低成本仍是一项重要的研究工作；另外，进一步寻找能量更高、性能更优的FOX-7衍生物，对于拓展FOX-7在炸药领域的应用、提高我国的军事装备水平具有重要意义。本文重点研究FOX-7及其衍生物的合成工艺。首先，以盐酸乙脒和丙二酸二乙酯为原料，分别以乙醇钠、甲醇钠为催化剂，制备了2-甲基嘧啶-4,6-二酮。用熔点仪和红外光谱对产物进行了表征。通过单因素实验研究了反应温度、反应时间、加料比、催化剂等因素对得率的影响，通过正交实验，确定了较佳合成工艺条件。结果表明，以乙醇钠为催化剂时，反应温度90℃，反应时间3h，盐酸乙脒、丙二酸二乙酯和催化剂的摩尔比1:1:1.5，产物得率最高，为86%；以甲醇钠为催化剂时，反应温度70℃，反应时间3h，盐酸乙脒、丙二酸二乙酯和催化剂的摩尔比1:1:1.5，产物得率最高，为79%。接着，用硝硫混酸对2-甲基嘧啶-4,6-二酮进行硝化，制得2-(二硝基亚甲基)-4,5-咪唑烷二酮，再经水解制得FOX-7，用熔点仪和红外光谱对产物进行了表征。通过单因素实验研究了反应温度、反应时间、硝硫混酸的组成及其与2-甲基嘧啶-4,6-二酮的加料比等因素对得率的影响，确定了较佳合成工艺条件：反应温度为10℃，反应时间为3h，2‐甲基嘧啶‐4,6‐二酮与发烟硝酸的摩尔比为1:4，发烟硝酸与浓硫酸的体积比为1:2.5，产物得率为82%。然后，根据醛氨缩合反应机理，设计了一种含氮量较高的FOX-7衍生物分子2,5-二(二硝基亚甲基)-八氢咪唑并[4,5-d]咪唑及其合成路线，并以FOX-7和乙二醛为原料，在碱性条件下研究了其合成工艺，用薄层色谱法、柱色谱法以及重结晶法对反应混合物进行了初步分离，并用液质联用对分离产物进行了分析表征，结果表明，合成产物中存在2,5-二(二硝基亚甲基)-八氢咪唑并[4,5-d]咪唑。本文对于进一步深入研究FOX-7及其衍生物合成技术具有一定的指导意义。
【作者】李文苗；
【导师】王建龙；
【作者基本信息】中北大学，应用化学，2014，硕士
【关键词】高能钝感炸药；FOX-7；2-甲基嘧啶-4,6-二酮；2,5-二(二硝基亚甲基)-八氢咪唑并[4,5-d]咪唑；

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