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四乙酰基二甲酰基六氮杂异伍兹烷合成
2024/05/25
IP:河北

本贴已被cucn汇总整理,完整报告过程见https://www.kechuang.org/t/91472


四乙酰基二甲酰基六氮杂异伍兹烷,一种结构呈笼状的化合物,是某高能量密度化合物前体,合成路线如下 Screenshot_2024-05-25-15-03-55-71_9d26c6446fd7bb8e41d99b6262b17def.jpg

由六苄基六氮杂异伍兹烷经过氢解脱苄制得

第一次氢解在Ac2O/DMF体系中完成,反应位点位阻较小,催化剂用量较少,产率较高

而第二次氢解在甲酸中进行,得产物六甲酰基二乙酰基六氮杂异伍兹烷催化剂用量较其他基团衍生物少,合成简单

实验如下



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IMG20240503113610.jpg



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溴苯的作用是在氢解过程中反应为氢溴酸,为反应体系提供酸性,但hbiw在过强的酸性中会被质子化开环碎裂成小分子,因此溴苯不可多加,反应体系中乙酸含量也会影响酸性,因此反应体系的水应该严格控制,避免Ac2O的水解

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提升氢气压强至0.3-0.4mpa(这里使用了氮气减压阀)

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排去体系中氢气,快速过滤溶液

滤饼为灰白色,很漂亮

IMG20240504075148.jpg

催化剂不必除去,二段氢解反应继续使用,干燥后称重,得产物12.45g,除去催化剂质量2.06计算,产率约为70%

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完成后的反应液

使用G4砂芯漏斗过滤,滤除催化剂,滤渣为钯碳催化剂,滤液为产物溶液呈淡黄色

IMG20240525102814.jpg

将抽滤瓶转移连接减压蒸馏装置,加入搅拌子,水浴恒温55度,压强约为8kpa,蒸馏浓缩反应液(最好使用旋蒸)

IMG20240525104322.jpg

开始蒸出液体,液体分层,上层主要是甲苯,下层为甲酸,随着蒸馏进行甲苯会逐渐溶于甲酸

IMG20240525104423.jpg

待溶液产生大量气泡时,停止蒸馏,此时溶液大概剩下1/4


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此时扯去蒸馏装置,向溶液中倒入大量无水乙醇进行醇析

IMG20240525111634.jpg

静置6h后抽滤,得产物

IMG20240525112025.jpg

滤液继续静置,会析出第二批产物,合并

干燥后净重4.78g(袋重2.01)

IMG20240525162615.jpg

得率63%,产率较低,在蒸馏那步有些失误,应该将溶液浓缩得更少,醇析才能出更多产物



[ 修改于9个月10天前 - 2026/01/23 11:15:28 ]
+1
学术分
虎哥
2025/08/12
展示了出色的实验技术,并且看起来终于圆满了。
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2年5个月前IP:陕西
932354
5楼

帖子展示了一种高难度含能材料合成前体的制备路线,希望楼主可以补充有关路线选择,合成机理等部分内容,将会成为难得的学术精品


5
CUBES作者
2年5个月前修改于 9个月10天前IP:北京
932868
11楼



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反应结束后,晶体形貌明显发生变化,在反应液中完成了重结晶


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抽滤,干燥产物,tlc分析,杂质点基本去除

IMG20240609224720.jpg


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CUBES作者
2年3个月前IP:河北
934300
14楼

补充一下

现在的进度,原本计划过柱子分离出纯品后打谱,过柱子过程中出现失误,可能是室温过高导致柱子出现气泡,丢失了几乎全部产物,后来用ea冲洗柱子才补救回0.4g产物,以后会再做两次合成另发一工艺改进帖。

5
CUBES作者
2年5个月前修改于 9个月10天前IP:河北
932352
1楼

彩蛋


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结束时反应液


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直接将反应液冷却后过滤,无需加水

使用冷水洗涤,滤饼如图


IMG20240525222014.jpg

产物如图,为淡黄色固体,后续干燥后进行重结晶提纯

IMG20240525222823.jpg

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CUBES作者
2年5个月前IP:河北
932362
2楼

干燥后称重,大概有0.2g拿去做tlc或烧掉了

硝化得率77%

IMG20240526101629.jpg

tlc分析,乙酸乙酯/环己烷 1:4展开剂

有两个产物点,主产物点比移植为杂质点的2.33倍

杂志大多为五硝基甲酰基六氮杂异伍兹烷,由于rf差距较大,可以通过重结晶或过柱分离

IMG20240525234318.jpg

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2年5个月前IP:湖北
932335
3楼

前排

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2年5个月前IP:山西
932353
4楼

支持开创先河,纯业余合HNIW的好像还真的没有过。

可以跟其他的新型能材打一些对比测试

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2年5个月前IP:陕西
932354
5楼

帖子展示了一种高难度含能材料合成前体的制备路线,希望楼主可以补充有关路线选择,合成机理等部分内容,将会成为难得的学术精品


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2年5个月前IP:河北
932367
6楼

顶一个

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2年5个月前IP:四川
932382
7楼

凶残。我比较好奇哪家气体厂敢向二氧化碳钢瓶充氢气,正经氢气钢瓶丝口不同,氮气减压器不可能拧上去。

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CUBES作者
2年5个月前IP:河北
932385
8楼
引用虎哥发表于7楼的内容
凶残。我比较好奇哪家气体厂敢向二氧化碳钢瓶充氢气,正经氢气钢瓶丝口不同,氮气减压器不可能拧上去。

这个是标准氢气,气瓶接口与常见的40l瓶不同,当时也是换了两个氢气减压器都拧不上去,最后在气体厂家那里买到了这个氮气减压器才安装上去(常见可燃气体接口应该是w21.8反牙而这个是正牙)

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CUBES作者
2年5个月前IP:河北
932444
9楼

取大约0.05g产物置于药勺上,防风打火机加热,发生剧烈燃烧,燃烧后还产生了少量炭黑,这与两个环硝胺不同(环硝胺氧平衡-21%,hniw氧平衡-11%,hniw燃烧残渣理应更少),可能这个化合物本身性质就是这样,,也可能是其中带有甲酰基或乙酰基的不完全硝化产物导致,待找合适的提纯方法后补帖

hniw在几乎所有溶剂中溶解度随温度变化较小,并且杂质溶解度小于产物,这给提纯带来不小难度,由于没有旋蒸,不方便过柱子(。。:主要是因为我不会😅),目前考虑利用甲酰基易水解的性质,使用较稀的硝酸与an组成的水解硝化处理掉杂质

Video_1716711745613.mp4  点击下载 ‎


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2年5个月前修改于 2年5个月前IP:山东
932532
10楼

这种能才中间体没有爆炸和装管实测,纯理论预测产物 论坛应该提倡。如果做得详细一点 这样的帖子也是值得学术分的。毕竟于永忠院士做了一辈子这玩意,彻底提高了我军的能量水平。

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CUBES作者
2年5个月前修改于 9个月10天前IP:北京
932868
11楼



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反应结束后,晶体形貌明显发生变化,在反应液中完成了重结晶


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抽滤,干燥产物,tlc分析,杂质点基本去除

IMG20240609224720.jpg


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CUBES作者
2年4个月前IP:河北
932956
12楼


γ-HNIW,ε-HNIW与常见能才对比

100mg+20mg LA

4*3.6mm 50mpa压装

Video_1718271975676.mp4  点击下载 ‎



VideoSnapshot_20240613_174531.jpg


大致结论为

ε-hniw>γ-hniw>太≈黑

+25
科创币
QQQQQQQ
2024/06/13
最多给了25个了,我不是版主
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2年4个月前修改于 2年4个月前IP:天津
932966
13楼

管子太硬,非太和黑能看出炸坑对比的,建议用更弱的管子。20炸药以高能量密度(猛度)著称,在你的实验中 没有看出CL20那种爆速9500令人称奇的猛度(要明显看出比泰恩黑索金猛度大一小圈)。以下是文献中SSRT中20炸药和 RDX的对比 image.png

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CUBES作者
2年3个月前IP:河北
934300
14楼

补充一下

现在的进度,原本计划过柱子分离出纯品后打谱,过柱子过程中出现失误,可能是室温过高导致柱子出现气泡,丢失了几乎全部产物,后来用ea冲洗柱子才补救回0.4g产物,以后会再做两次合成另发一工艺改进帖。

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CUBES作者
1年7个月前IP:河北
942754
15楼

TLC薄层色谱法分析

展开剂 乙酸乙酯/石油醚1:4,254nm显色

IMG20240525234318.jpg

有两个产物点,rf差2.33倍,推测点迹叫潜的为低硝基杂志(五硝基甲酰基六氮杂异伍兹烷),比移植差距较大,可以过柱分离


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CUBES作者
1年7个月前IP:河北
942756
16楼

目前为止,这个实验已经进行七次,有三次成功,但是基本掌握成功秘诀了,现在样品于硅胶粉上,开发htpe推进剂工作量巨大且比较紧张,这个暂时搁置,等时间充裕了另发一帖总结这七次实验

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CUBES作者
1年2个月前修改于 1年2个月前IP:河北
946274
17楼

完成了第八次放大规模实验,打核磁共振氢谱600M

IMG_20250811_204333.png

由于dmso环境中甲酰基上的氢与hniw上的氢位置相似,不方便确定是否含有甲酰基杂质,下一步作碳谱测定

hniw一共两种化学环境的氢并且化学环境相似位移约8ppm,数量比一比二,对应图像面积比一比二,可以确定样品是hniw

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1年1个月前IP:天津
946981
18楼

其实我也希望业余爱好者能自己做20成功,但是20炸药是公认的最难做纯的物质(通常采用合理的催化剂合理使用),爱好者只是要求做出高能量密度材料的效果,无论用什么方法,让大家有个直观认识就可以(比泰安强大在哪里)因为20是几乎体积能最高的炸药之一。

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我也是有底线的