一、简介

六硝基六氮杂异伍兹烷（cl-20/HNIW）

分子式：‌C₆H₆N₁₂O₁₂‌

性能对比

二、名称缩写

HBIW------六苄基六氮杂异伍兹烷

TADBIW--四乙酰基二苄基六氮杂异伍兹烷

TAIW-------四乙酰基六氮杂异伍兹烷

HAIW------六乙酰基六氮杂异伍兹烷

TADFIW--四乙酰基二甲酰基六氮杂异伍兹烷

HNIW------六硝基六氮杂异伍兹烷

三、路线选择

现在合成HNIW的主流路线

①HBIW→TADBIW→TAIW→HNIW

②HBIW→TADBIW→HAIW→HNIW

③HBIW→TADBIW→TADFIW→HNW

区别在于前体三的不同，也就是硝解前一步的中间体，下面分析。

①TAIW-有两个游离的氨基，硝酸环境中，氨基可能会质子化成铵盐，很难难被硝化，且氨基本身非常容易被氧化，导致骨架破坏产率低下。

②HAIW-后两个乙酰基的位阻大，容易停留在部分乙酰化的阶段，生成五乙酰基一氨基之类的副产物，不过此前体很好硝解。

③TADFIW-后两个甲酰基比乙酰基好上得多，但是在后续硝解过程中可能会硝解不完全，生成五硝基一甲酰基六氮杂异伍兹烷杂质。

综合考虑选择路线③

合成路线

①苄胺与乙酰胺缩合环化得到HBIW

#得到的笼形结构的HBIW并不能直接进行硝解，六个苄基的化学环境不同，反应活性存在差异，无法一次性移除，最重要对是如果强行进行硝解，会破坏笼形骨架，分解重排，生成小分子产物，所以必须把苄基换成其他比较好硝解的保护基。

②HBIW配合钯碳催化剂在氢气环境中进行氢解脱苄反应，生成TADBIW。

#乙酰基会优先选择位阻小的四个苄基，在上了四个乙酰基后，会因为位阻太大反应速率会特别缓慢，故分两步氢解。

③TADBIW再在甲酸与氢气环境中进行第二次氢解脱苄得到TADFIW。

#使用了甲酸为介质和酰化试剂，因为TADBIW比HBIW稳定，甲酸提供了不能一开始就提供在HBIW上的的酸性，有助于活化反应位点，且甲酰基相对于乙酰基为阻更小，反应容易发生。

④TADFIW硝硫混酸中进行硝解得到HNIW。

四、实验部分

产物点燃/加热。

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观察加热与点燃均有些许残留。

对照文献中的说法，现象一致。

7.tlc分析

产物溶解于丙酮，展开剂石油醚-乙酸乙酯4-1。

左边是没点好的不用管，右边有两个点，上面是产物，下面有一个淡淡的点为杂质点，杂质为五硝基一甲酰基六氮杂异伍兹烷。

8.纯化

tlc分析纯化产物

左边为纯化前，右边纯化后，只有一个点，杂质点完全去除。

9.核磁共振

核磁由211336同学代打

p1为核磁氢谱

p2为不去耦碳谱

p3为去耦碳谱

0处为内标物质

2.5处为DMSO

3.37处为水

8处为HNIW，两种化学环境的氢积分面积比为1-2，确定产品为HNIW。

左边五组峰为DMSO的，不去耦碳谱两种环境碳封正好异裂成四组，就只存在CH，没有甲酰基的存在。

10.转晶

HINW共有五种晶形，常见有四种，α，β，γ，ε，分别对应下图四种同分异构体

下图是各晶形参数性能对比

不难看出ε晶形是最稳定，密度最高的，所以选择ε晶形进行转晶。

取15gHNIW溶于38ml乙酸乙酯中，然后滴入114ml己烷中，控温60ºc，转速550rpm。

滴完后搅拌一段时间抽滤，有部分产物在溶液里，滤液保留回收。

干燥产物质感类似RDX。

用显微镜观察未找到单晶，均形成了晶簇。

下面是滤液自然挥发析出的单晶。

对比上图挥发溶剂得到的大部分是γ晶形。

四、结语

本文合成了HNIW，并对其表征与测试，也成功验证了氢解条件改变的试验。最后也感谢CUBE同学在实验过程中提出了许多指导性的建议，还有KCoNAT同学试验的8mm直径ssrt测试，以及211336同学帮忙打核磁 。

2025·9·21