3,5-二硝基-1-氧杂-3,5-二氮杂环己烷的分离、热分解及硝解机理分析

doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2015.12.034

化工进展 ›› 2015, Vol. 34 ›› Issue (12): 4338-4342.DOI: 10.16085/j.issn.1000-6613.2015.12.034

3,5-二硝基-1-氧杂-3,5-二氮杂环己烷的分离、热分解及硝解机理分析

李静, 陈丽珍, 王建龙, 高宇鹏, 陈芳

中北大学化工与环境学院, 山西太原 030051

收稿日期:2015-06-22 修回日期:2015-08-25 出版日期:2015-12-05 发布日期:2015-12-05
通讯作者: 王建龙,教授,博士生导师,从事含能材料及精细化学品研究。E-mail619379961@qq.com。
作者简介:李静(1989—),女,硕士研究生,研究方向为精细有机中间体及含能材料。E-mail360018908@qq.com。
基金资助:
国家自然科学基金(11447219)及国防产品创新项目。

Separation and thermal decomposition of 3,5-dinitro-1-oxa-3,5-diazacyclohexane and the nitrolysis mechanism

LI Jing, CHEN Lizhen, WANG Jianlong, GAO Yupeng, CHEN Fang

School of Chemical Engineering and Environment, North University of China, Taiyuan 030051, Shanxi, China

Received:2015-06-22 Revised:2015-08-25 Online:2015-12-05 Published:2015-12-05

摘要/Abstract

摘要： 为掌握乌洛托品的硝解机理,研究了直接法硝解乌洛托品制备黑索今(RDX)的废水。实验通过乙酸乙酯萃取富集废水中的副产物,水洗至中性,浓缩,用薄层色谱法分析,展开系统为:丙酮/二氯甲烷/冰乙酸=1/6/0.1。采用硅胶柱柱层析法分离,丙酮/二氯甲烷梯度洗脱,分离得到两种物质,一种物质通过熔点、红外、核磁比对确认为1,3,5-三硝基-1,3,5-三氮杂环己烷(RDX);另一种物质采用红外光谱、核磁、质谱、元素分析及单晶衍射等分析方法进行结构表征,认定其为3,5-二硝基-1-氧杂-3,5-二氮杂环己烷。用DSC-TG技术研究了3,5-二硝基-1-氧杂-3,5-二氮杂环己烷热行为,结果表明该化合物是一种熔点低、热稳定性好的化合物,对主要副产物的分离和结构鉴定为直接法硝解反应机理提供了可靠的实验依据。

关键词: 3,5-二硝基-1-氧杂-3,5-二氮杂环己烷, 分离, 色谱, 热解, 硝解机理, 黑索今(RDX)

Abstract: In order to understand the nitrolysis mechanism of hexamethylenetetramine,we studied the waste water from the preparation of hexogeon(RDX) by nitric acid nitration . The byproducts were enriched by extraction with ethyl acetate,washed with water to neutral,and concentrated. Then they were analyzed by thin layer chromatography(TLC) with the developing solvent of acetone/dichloromethane/glacial acetic acid with a (volume) ratio of 1/6/0.1. Finally silica gel column chromatography was applied to separate the stable byproducts,which was then eluted by mixtures of acetone and dichloromethane with different composition. RDX was confirmed as one of the products by melting point,IR and NMR analysis. The other one product obtained was characterized through IR,NMR,MS,elemental analysis and single crystal diffraction,and then identified as 3,5-dinitro- 1-oxa-3,5-diazacyclohexane. The DSC-TG technique was used to investigate the thermal behavior of 3,5-dinitro-1-oxa-3,5-diazacyclohexane,which showed a pair of sharp peaks at 375.85K (melting) and 519.05K (decomposition),indicating that it is a low melting point compound with good stability. The separation and structure identification of main byproducts provided some reliable proofs for the mechanism of RDX obtained by direct nitration.

Key words: 3,5-dinitro-1-oxa-3,5-diazacyclohexane, separation, chromatography, pyrolysis, nitrolysis mechanism, hexogeon (RDX)

中图分类号:

TJ55

李静, 陈丽珍, 王建龙, 高宇鹏, 陈芳. 3,5-二硝基-1-氧杂-3,5-二氮杂环己烷的分离、热分解及硝解机理分析[J]. 化工进展, 2015, 34(12): 4338-4342.

LI Jing, CHEN Lizhen, WANG Jianlong, GAO Yupeng, CHEN Fang. Separation and thermal decomposition of 3,5-dinitro-1-oxa-3,5-diazacyclohexane and the nitrolysis mechanism[J]. Chemical Industry and Engineering Progree, 2015, 34(12): 4338-4342.

参考文献

[1] 任特生. 硝胺及硝酸酯炸药化学与工艺学[M]. 北京:兵器工业出版社,1994:27-41.
[2] Agrawal J P,Hodgson R D. Organic Chemistry of Explosives[M]. New York:John Wiley & Sons Inc.,2007.
[3] 王起来,董毅龙,孙晋生,等. 硝铵炸药[M]. 北京:国防工业出版社,1984:150.
[4] Bachmann W E,Sheehan J C. A new method of preparing the high explosive RDX[J]. Journal of the American Chemical Society,1949,71(5):1842-1845.
[5] Hale G C. The nitration of hexamethylenetetramine[J]. Journal of the American Chemical Society,1925,47:2754-2763.
[6] 欧育湘. 炸药学[M]. 北京:北京理工大学出版社,2006:206-210.
[7] 孙荣康,任特生,高怀琳. 猛炸药的化学与工艺学[M]. 北京:国防工业出版社,1981:545-549.
[8] 余咸旱. 关于黑索今硝解方法的探讨[C] // 2002年中国材料研讨会论文集. 北京:中国材料研究学会,2002.
[9] Gilpin V,Winkler C A. Studies of RDX and relate compounds Ⅷ. Thermochemisty of RDX reactions[J]. Canadian Journal of Chemistry,1952,10(30):743-748.
[10] Bell J A,Dunstan I. Chemistry of nitramines. Part Ⅵ. Reaction of hexamethylenetetramine with nitric acid[J]. Journal of the Chemical Society C,1969,11:1559-1562.
[11] 方志杰,王绍芳,陈驹,等. 六次甲基四胺在硝酸中的硝解反应过程[J]. 火炸药学报,1992(1):45-47.
[12] 何志勇,罗军,吕春绪,等. 3,7-二硝基-1,3,5,7-四氮杂双环[3.3.1]壬烷的硝解副产物及硝解机理[J]. 含能材料,2012,20(1):5-8.
[13] 宋红燕,王鹏,覃光明,等. 一锅法合成二硝基五亚甲基四胺反应机理研究[J]. 有机化学,2010,30(3):414-418.
[14] 岳彩波,魏运洋,吕敏杰. Brfnsted酸性离子液体中芳烃硝化反应的研究[J]. 含能材料,2007,25(2):118-127.
[15] 冯晓琴. 乌洛托品制备RDX硝解机理的理论研究[D]. 太原:中北大学,2008.
[16] 叶毓鹏. 炸药结晶工艺学及其应用[M]. 北京:兵器工业出版社,1995:113.
[17] Irvine J Solomon,Robert K Momii,Frank H Jake,et al. Proton magnetic resonance data for some intermediates and products of nitrolysis of hexamethylenetetramine[J]. Journal of Chemical and Engineering Data,1973,18(3):335-337.
[18] 郁波. 酸性离子液体催化下直接法合成黑索金及硝解机理研究[D]. 南京:南京理工大学,2009.
[19] 沈勇,李永祥,高志强,等. 直接法制备黑索今工艺中废水成分研究及机理分析[J]. 化工进展,2014,33(4):1041-1044,1059.
[20] 方志杰,陈驹,王绍芳,等. 用核磁共振法研究六次甲基四胺的硝解反应——次甲基二硝胺的分解产物和生成黑索今的中间[J]. 火炸药学报,1992(3):1-4.

3,5-二硝基-1-氧杂-3,5-二氮杂环己烷的分离、热分解及硝解机理分析

Separation and thermal decomposition of 3,5-dinitro-1-oxa-3,5-diazacyclohexane and the nitrolysis mechanism

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[3]	郭强, 赵文凯, 肖永厚. 增强流体扰动强化变压吸附甲硫醚/氮气分离的数值模拟[J]. 化工进展, 2023, 42(S1): 64-72.
[4]	贺美晋. 分子管理在炼油领域分离技术中的应用和发展趋势[J]. 化工进展, 2023, 42(S1): 260-266.
[5]	廖志新, 罗涛, 王红, 孔佳骏, 申海平, 管翠诗, 王翠红, 佘玉成. 溶剂脱沥青技术应用与进展[J]. 化工进展, 2023, 42(9): 4573-4586.
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[7]	李志远, 黄亚继, 赵佳琪, 于梦竹, 朱志成, 程好强, 时浩, 王圣. 污泥与聚氯乙烯共热解重金属特性[J]. 化工进展, 2023, 42(9): 4947-4956.
[8]	张振, 李丹, 陈辰, 吴菁岚, 应汉杰, 乔浩. 吸附树脂对唾液酸的分离纯化[J]. 化工进展, 2023, 42(8): 4153-4158.
[9]	潘宜昌, 周荣飞, 邢卫红. 高效分离同碳数烃的先进微孔膜：现状与挑战[J]. 化工进展, 2023, 42(8): 3926-3942.
[10]	周龙大, 赵立新, 徐保蕊, 张爽, 刘琳. 电场-旋流耦合强化多相介质分离研究进展[J]. 化工进展, 2023, 42(7): 3443-3456.
[11]	陈香李, 李倩倩, 张甜, 李彪, 李康康. 自愈合油水分离膜的研究进展[J]. 化工进展, 2023, 42(7): 3600-3610.
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[13]	姚丽铭, 王亚琢, 范洪刚, 顾菁, 袁浩然, 陈勇. 餐厨垃圾处理现状及其热解技术研究进展[J]. 化工进展, 2023, 42(7): 3791-3801.
[14]	娄宝辉, 吴贤豪, 张驰, 陈臻, 冯向东. 纳米流体用于二氧化碳吸收分离研究进展[J]. 化工进展, 2023, 42(7): 3802-3815.
[15]	张杉, 仲兆平, 杨宇轩, 杜浩然, 李骞. 磷酸盐改性高岭土对生活垃圾热解过程中重金属的富集[J]. 化工进展, 2023, 42(7): 3893-3903.