3,5,7-三硝基-1-氮杂金刚烷的合成工艺

摘要

以间二硝基苯(DNB)为原料,经硝化、还原、Henry反应、缩合合成了3,5,7-三硝基-1-氮杂金刚烷,总收率为21.5％.采用熔点测定、IR、NMR对中间体及目标化合物进行了结构表征.研究了硝酸与硫酸摩尔比、混酸用量、加料方式对硝化反应收率的影响.分别采用“分步法”和“一锅法”合成了中间体1,3,5-三羟甲基-1,3,5-三硝基环己烷,并通过提高反应温度缩短了Henry反应时间.研究了酸和碱对缩合反应的影响,并改进了反应工艺.利用热重分析(TG)和差示扫描量热法(DSC)研究了目标化合物的热性能.结果表明,硝化反应的最佳工艺条件为n(HNO3)∶n(H2SO4)=1∶1.5,m(混酸)∶m(DNB)=23,加料方式为先加三分之二的混酸,24 h后再补加三分之一,硝化反应收率达70.7％;提高反应温度后Henry反应的时间缩短12h,“分步法”的总收率为61.8％,“一锅法”的总收率为83.5％;改进后的缩合反应时间缩短至3天,简化后处理方法依次为过滤、脱色、重结晶,酸和碱都会降低缩合反应的收率;3,5,7-三硝基-1-氮杂金刚烷从225℃左右开始分解,热分解峰温为331℃,表明其热稳定性较好.