9-氮杂双环[3.3.1]壬烷骨架的构建及其衍生物的合成研究

摘要

多硝基环状化合物具有非常广泛的应用价值，可以应用于含能材料、医药、燃料、防锈等众多的领域。在骨架上面引入氮杂原子，则可以提高其能量。
　　研究了环合法构建9-氮杂双环[3.3.1]壬烷结构的方法，并基于此合成了一系列衍生物。以环辛二烯为原料，经过环氧化、胺化成环构建了9-氮杂双环[3.3.1]壬烷-2,6-二醇结构，并进行硝化反应合成出了一种新型的含能化合物9-硝基-9-氮杂双环[3.3.1]壬烷-2,6-二醇二硝酸酯，并利用热重分析与差示扫描量热仪对其热性能进行了分析，发现其熔点为120℃，从150℃开始分解，放热峰值为192℃。研究了环氧化工艺和硝化反应工艺，确定了最佳的反应条件，总收率达到了55.7％。
　　基于9-氮杂双环[3.3.1]壬烷结构的构建方法，设计了2,6-二氮杂金刚烷结构的合成路线。以环辛二烯为原料，通过环氧化、胺化成环、氧化等反应，顺利的合成出了重要中间体9-苄基-9-氮杂双环[3.3.1]壬烷-2,6-二醇和9-苄基-9-氮杂双环[3.3.1]壬烷-2,6-二酮;对9-苄基-9-氮杂双环[3.3.1]壬烷-2,6-二烯的合成研究中，尝试了溴消除、脱乙酸和脱对甲苯磺酸等方法，但是都没有成功合成出中间体9-苄基-9-氮杂双环[3.3.1]壬烷-2,6-二烯。后又尝试了以9-苄基-9-氮杂双环[3.3.1]壬烷-2,6-二酮为原料去构建氮杂金刚烷环，通过溴化、胺化等单元反应，只合成出3-氨基-9-苄基-9-氮杂双环[3.3.1]壬烷-2,6-二酮，未合成出二氮杂金刚烷化合物。
　　综上，以环辛二烯为原料环氧化和加成胺化反应顺利构建了9-氮杂双环[3.3.1]壬烷结构，并基于此合成了一系列衍生物。该方法对其它氮杂多环类结构的构建提供了参考。

目录

声明

摘要

注释表

1 绪论

1．1 双环[3．3．1]壬烷及其衍生物的研究现状

1．1．1 双环[3．3．1]壬烷及其衍生物的研究背景与意义

1．1．2 双环[3．3．1]壬烷及其衍生物的合成研究进展

1．2 金刚烷及其衍生物简介

1．2．1 金刚烷的结构

1．2．2 金刚烷的性质

1．2．3 金刚烷及其衍生物的应用

1．3 氮杂金刚烷研究现状

1．3．1 研究背景及意义

1．3．2 氮杂金刚烷的合成研究进展

1．4 硝基引入方法的研究状况

1．4．1 直接硝化法制备硝基环状化合物

1．4．2 间接硝化法制备硝基环状化合物

1．5 本论文选题依据和研究内容

1．5．1 本论文的选题依据

1．5．2 本论文的研究内容

2 9-硝基-9-氮杂双环[3．3．1]壬烷-2，6-二醇二硝酸酯的合成研究

2．1 引言

2．2 实验仪器和试剂

2．2．1 实验主要仪器

2．2．2 实验主要试剂

2．3 5，10-二氧杂三环[7．1．0．04，6]癸烷(1)的合成

2．3．1 合成实验部分

2．3．2 结果与讨论

2．4 9-氮杂双环[3．3．1]壬烷-2，6-二醇(2)的合成

2．4．1 合成实验部分

2．4．2 结果与讨论

2．5 9-硝基-9-氮杂双环[3．3．1]壬烷-2，6-二醇二硝酸醅(3)的合成

2．5．1 合成实验部分

2．5．2 结果与讨论

2．5．3 产物的热性能研究

2．5．4 产物的爆轰性能研究

2．6 本章小结

3 2，6-二氮杂金刚烷骨架的构建探索研究

3．1 引言

3．2 实验仪器和试剂

3．2．1 实验主要仪器

3．2．2 实验主要试剂

3．3 9-苄基-9-氮杂双环[3．3．1]壬烷-2，6-二酮的合成

3．3．1 9-苄基-9-氮杂双环[3．3．1]壬烷-2，6-二醇的合成

3．3．2 9-苄基-9-氮杂双环[3．3．1]壬烷-2，6-二酮的合成

3．4 9-取代9-氮杂双环[3．3．1]壬烷-2，6-二烯的合成探索

3．4．1 9-氮杂双环[3．3．1]壬烷．2，6．二烯的经由溴化．消除路线的合成探索

3．4．2 乙酰化-脱乙酸路线合成9-苄基9-氮杂双环[3．3．1]壬烷-2，6-二烯探索

3．4．3 羟基溴取代-消除路线合成9-苄基-9-氮杂双环[3．3．1]壬烷-2，6-二烯探索

3．4．4 磺酰化-脱磺酸路线合成9-苄基9-氮杂双环[3．3．1]壬烷-2，6-二烯探索

3．4．5 经由Bamford-Stevens消除反应路线合成9-苄基-9-氮杂双环[3．3．1]壬烷-2，6-二烯

3．5 2，6-二氮杂金刚烷骨架的构建探索

3．6 本章小结

4 结论与展望

4．1 研究结论

4．2 创新点

4．3 课题展望

致谢

参考文献

附录