高能量密度燃料五环十一碳烷类笼烃的合成与优化

摘要

高密度烃类化合物作为新兴的高能添加剂被广泛应用于航空航天领域，相比传统的燃料，它具有高密度和高燃烧热值等优良性能。目前，五环[5.4.0.02,6.03,10.05,9]十一烷（PCUD）类衍生物受到科研工作者的广泛青睐，如甲基PCUD、PCUD烯烃二聚体、联PCUD等，由于这类衍生物高能高密度的特性，在高能固体添加剂方面具有良好的应用前景。 本文以PCUD合成中的黄鸣龙还原反应为研究基础，对还原过程中反应温度（T1、T2）和反应时间（t1、t2）进行优化。结果表明，在n（五环[5.4.0.02,6.03,10.05,9]十一烷-8,11-二酮）：n（KOH）：n（水合肼）=1:7.5:14，反应温度T1=120℃，T2=180℃，反应时间t1=2.5h，t2=4h的条件下，五环[5.4.0.02,6.03,10.05,9]十一烷-8,11-二酮的还原收率提高到76.2%。利用PCUD易升华的特点，考察了其合成的黄鸣龙还原过程中一缩二乙二醇和氢氧化钾的循环使用，在已进行的11次循环中，PCUD的平均收率达到75.2%。在上述研究的基础上，探究4,4'-联五环[5.4.0.02,6.03,10.05,9]十一烷的合成，优化其还原过程中循环使用DEG和KOH时酮腙分解的最佳分解温度和时间，并完成循环使用。实验结果表明：在n（化合物10）：n（KOH）：n（水合肼）=1:11:42.5，反应温度T1=180℃，T2=180℃，反应时间t1=10h，t2=14h的条件下，三次循环使用DEG和KOH，4,4'-联五环[5.4.0.02,6.03,10.05,9]十一烷的平均收率能够达到66.5%。 本文以2,2'-联苯酚和环戊二烯为原料，经过氧化反应、狄尔斯－阿尔德反应、[2+2]光照关环反应合成化合物14。利用改良的黄鸣龙还原法对化合物14还原为1,1'-联五环[5.4.0.02,6.03,10.05,9]十一烷（15）进行探究。

目录

声明

引言

1 文献综述

1.2 高能量密度碳氢燃料的国内外研究现状

1.2.2 国内研究现状

1.2.3 高能量密度碳氢燃料的发展方向

1.3 高能量密度单笼烃类化合物的研究进展

1.3.2 甲基五环[5.4.0.02,6.03,10.05,9]十一烷的合成研究

1.3.3 立方烷的研究现状

1.3.4 金刚烷的研究现状

1.4 高能量密度双笼烃类燃料的合成研究

1.4.1 PCUD烯烃二聚体的合成研究

1.4.2 联PCUD的研究进展

1.4.4 篮烯二聚体的合成研究

1.5 高密度烃类的研究意义

1.6 黄鸣龙还原反应

1.7 选题背景与研究内容

2 PCUD类衍生物的工艺优化

2.2 试剂的纯化与制备

2.2.5 无水氯化铜的制备

2.3 PCUD的合成

2.3.1 黄鸣龙还原反应条件的优化

2.3.2 溶剂的循环使用

2.4 化合物11的合成研究

2.4.2 化合物9的合成

2.4.3 化合物10的合成

2.4.4 化合物11的合成

2.4.5 黄鸣龙还原反应条件的优化

2.4.6 试剂的循环使用

2.5 本章小结

3 1,1'-联五环[5.4.0.02,6.03,10.05,9]十一烷的合成研究

3.2 联苯醌的制备

3.3 化合物13的制备

3.4 化合物14的制备

3.5 化合物15的合成研究

3.5.1 以二甲亚砜和叔丁醇钾为酮腙分解试剂

3.5.2 以六甲基磷酰胺和氢氧化钾为酮腙分解试剂

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

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