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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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
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
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
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
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
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)
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
待溶液产生大量气泡时,停止蒸馏,此时溶液大概剩下1/4
VID20240525110646.mp4 点击下载
此时扯去蒸馏装置,向溶液中倒入大量无水乙醇进行醇析
静置6h后抽滤,得产物
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)
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
干燥后称重,大概有0.2g拿去做tlc或烧掉了
硝化得率77%
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
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
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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。
TLC薄层色谱法分析
展开剂 乙酸乙酯/石油醚1:4,254nm显色
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
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