弱弱地问一下,合成这个嘧啶环不是需要丙二酸二乙酯吗,为什么文章中用的都是草酸二乙酯,草酸二乙酯得到的产物不是咪唑二酮吗?
一 前言 Fox-7,作为一种很有潜力的能才,其在诸多方面均具有优点,比如其较高的晶体密度(1.8789/cm3)较高的爆速(8870m/s)和爆压(33.96Gpa),能量密度相当于rdx,以及较低的感度(与tnt相当),较好的热稳定性(分解温度约为230度左右),这些性能使其成为一种优良的能才,但其制造工艺较为繁杂,需要先一步合成出中间体再进行硝化作业,因此,中间体的合成难易程度以及产率就显得尤为重要,目前合成fox-7的几种方法见下
上为第一种方法
上为第二种方法,此种方法生成的中间体2,甲基-4,5-咪唑二酮产率较低,只有50%左右,且提纯困难,故不采用此法
此为第三种方法,也是本文所采用的方法,其中间体
2-甲基嘧啶-4,6-二酮产率很高,一般可以达到90%以上,硝化和水解产率可达到90%,总产率可达80%(作者用错酯了,这样做是第二种方式,实际上是2,甲基-4,5-咪唑二酮)
其中,甲醇钠作为lewis碱的作用是提供碱性环境,促进乙脒去质子化(生成亲核试剂)和反应中的消除反应,乙脒去质子化后亲核进攻草酸二乙酯的羰基碳,发生亲核加成,然后消除乙氧基生成中间体,随后经过环化等生成最终产物,由于作者没有找到反应机理,只能根据一篇2-氨基-4,6-二甲氧基嘧啶的合成文章粗略推估了
理论存在,实践开始
二 开始实验
1.试剂与仪器搭建准备
所需试剂:甲醇钠 盐酸乙脒 草酸二乙酯,无水甲醇
主要所需仪器:恒温磁搅 三口烧瓶1000mL 蛇形冷凝管 温度计套管 恒压分液漏斗
组装好仪器如图
2.配置溶液
将14.4g盐酸乙脒溶于200ml甲醇中,配成盐酸乙脒的甲醇溶液
配好后的样子
将此溶液倒入三口烧瓶中,并加入一颗磁搅子
再取甲醇钠21g,溶于75ml的甲醇中
不知道为什么,我看探索平台上都有30%甲醇钠的甲醇溶液,但我这个28%的溶液却始终溶解不完全,可能是由于我这个甲醇并非超干溶剂导致甲醇钠部分水解生成NaOH
随后将其加入恒压分液漏斗中,并且同时开启水浴加热预热和磁搅,并且通冷凝水
三 开始反应 第一步 调整加热温度到30度,开始滴加甲醇钠的甲醇溶液
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正在滴加中
全部加完后反应30分钟,在此反应期间去准备其他的材料
取草酸二乙酯26g,同时量取75ml甲醇溶解
第三步 同样加到恒压分液漏斗中,等待第一步反应完成后,调整温度到45度,开始缓慢滴加草酸二乙酯的甲醇溶液
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上视频为正在滴加中的情况
滴加完毕后
第四步 滴加完毕后升温至58度,回流反应一小时
蛋疼…功率有点上不去,一直在56~57之间徘徊
反应完成后如上图所示
拆除冷凝器与温度计套管
待其自然冷却降温后,向其中加入硫酸酸化
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滴加过程中看到冒烟
滴加至酸性后停止
由于后面忘记拍图了,所以只能口述了
随后抽滤反应液,用水和甲醇洗滤饼分别2次,看到产物为白色的膏状物,抽滤较困难,抽滤了很久,随后抽到半干,拿勺子舀出,感觉像是糊在上面一样,很难受,放在结晶皿中晾干
产物等待晾干后再补图与计算产率
四 总结与反思(闲谈)
这次实验总的来说非常完美,什么事故都没有出现,增加了我有机合成的经验,除了那个甲醇钠的甲醇溶液让人有点困惑
除此之外还发现一点,盐酸乙脒闻起来一股子陈大米味道,会不会放久了的大米会产生这玩意呢?另外草酸二乙酯闻起来居然没什么味道,有点像酒精感觉,还以为这玩意会挺好闻的呢
- 完
感谢科创基金的大力支持
声明:由于作者粗心大意,全程是按照做咪唑来的,原料啥的也买错了,我还以为这个方法是做嘧啶的…这个肯定不能当结题报告了,大家就当是第二种方法看吧,第三种方法的文章等高中考我们放假再做
感谢@桃夭 指出了作者用错酯了,实际合成的是咪唑环现进行修改
[修改于 19天11时前 - 2025/06/02 22:05:48]
弱弱地问一下,合成这个嘧啶环不是需要丙二酸二乙酯吗,为什么文章中用的都是草酸二乙酯,草酸二乙酯得到的
坏了,搞错了,头疼,看走眼以为是草酸二乙酯了,这样做成第二种方法了,等有空再买一个丙二酸二乙酯搞嘧啶
往好处想,这样就有对照组了,可以对比不同前体对于硝化水解产率等的影响,我记得好像我发过嘧啶二酮路线的二氯甲烷保护硝化,貌似还没人做过咪唑二酮的保护硝化,lz正好可以补充这部分的空白
补充一下:氢氧化钠也易溶于甲醇,你的那瓶里面可能存在更糟糕的碳酸钠
没事,就差一个碳(狗头)
我还在找硝化过程在哪里结果发现还没做完。
干燥后共得到产物19.73g
奇怪的是最开始块状物看起来有点青色调,磨成粉后又变成白色的了,估计混入了什么奇怪的杂质
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