[发明专利]2;4;9-三硝基-2;4;9-三氮杂-7-金刚烷醇硝酸酯及其合成方法

说明书

本发明公开了一种2,4,9‑三硝基‑2,4,9‑三氮杂‑7‑金刚烷醇硝酸酯及其合成方法。以三烯丙基甲醇为原料，经过臭氧化、还原、缩合、脱氢乙酰化、硝解等步骤，最终合成出2,4,9‑三硝基‑2,4,9‑三氮杂‑7‑金刚烷醇硝酸酯。本发明制得的多硝基氮杂金刚烷及氮杂金刚烷硝酸酯具有结构对称，密度高，爆炸性能优异，感度低等优点，可广泛用于炸药、推进剂、烟火剂和燃料等领域。

技术领域

本发明属于含能化合物合成领域，具体涉及化合物2,4,9-三硝基-2,4,9-三氮杂-7-金刚烷醇硝酸酯及其合成方法。

背景技术

金刚烷及其衍生物是有机笼状化合物中一类重要的化合物，可以广泛应用于药物、含能材料、功能高分子等领域。利用氮原子替换金刚烷上的碳原子可以达到提高密度、爆速和爆压及其能量的目的。多硝基氮杂金刚烷由于其分子结构的高度对称性，具有高能、低感等优点，可用于炸药、推进剂、烟火剂和燃料等领域中，故其理论和实验研究受到人们的高度重视。多硝基氮杂金刚烷的能量及爆轰性能随着其所含氮杂原子及硝基数目的增加而提高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种化合物及其合成方法。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种化合物，命名为2,4,9-三硝基-2,4,9-三氮杂-7-金刚烷醇硝酸酯，其结构如下：

一种用于合成上述化合物的中间体a，命名为2,4,9-三苄基-2,4,9-三氮杂-7-金刚烷醇，其结构如下：

一种用于合成上述化合物的中间体b，命名为2,4,9-三乙酰基-7-乙酰氧基-2,4,9-三氮杂金刚烷，其结构如下：

本发明所述目标化合物的合成方法，包括如下步骤：

(1)将三烯丙基甲醇溶于反应溶剂中，在-80～-20℃下通入臭氧进行臭氧化反应，待反应结束，于10～60℃下，加入Pd/BaSO₄催化剂和还原剂H₂，进行还原反应；滤去催化剂后加入苄胺盐酸盐和三乙胺进行缩合反应生成中间体a；

(2)将步骤(1)制得的中间体a溶于反应溶剂中，加入乙酸酐、氢氧化钯，通入氢气，加热反应合成中间体b；

(3)将步骤(2)制得的中间体b，在冰浴条件下，滴加硝硫混酸，加热反应合成所述目标化合物。

其中，步骤(1)中，反应溶剂选用甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇和丁醇中任意一种，优选为乙醇；臭氧化反应温度优选-70～-50℃，臭氧化反应时间为1～12h，优选为5～10h；三烯丙基甲醇与Pd/BaSO₄的摩尔比为10:1，还原反应温度优选室温，还原反应时间为1～5h，优选为2～3h；三烯丙基甲醇与苄胺盐酸盐的摩尔比为1:3～6，三乙胺与苄胺盐酸盐的摩尔比为1:1，缩合反应温度为10～60℃，优选为20～25℃，缩合反应时间为3～12h，优选为5～6h。

步骤(2)中，反应溶剂选用DMF、DMSO和NMP中任意一种，优选DMF；中间体a与乙酸酐的摩尔比为1:4～8；中间体a与氢氧化钯的摩尔比为10:1；反应温度为20～80℃，优选为45～55℃；反应时间为1～6h，优选为3～4h。

步骤(3)中，硝硫混酸中发烟硝酸与浓硫酸的摩尔比为1～8:1；中间体b与硝硫混酸中的发烟硝酸的摩尔比为1:4.5～16；反应温度为30～100℃，优选为70～90℃，反应时间为1～3h。