论文部分内容阅读
多硝基咪唑化合物一直作为抗生素、放射增敏剂和抗原药研究，主要应用于医药化学领域。然而近年来，人们发现硝基咪唑化合物具有良好的爆炸性能，得到含能材料工作者广泛关注，因此被纳入“高能密度材料”的领域。为了寻找感度低，同时又具备较高能量的炸药，人们将眼光投向了有应用前景的多硝基咪唑衍生物。1-甲基-2,4,5-三硝基咪唑属于多硝基咪唑衍生物，是一种高能钝感低熔点炸药，爆炸性能与RDX相当，感度又接近B炸药。本文设计了两条合成路线：（1）以甲基咪唑为原料，HNO3/P2O5为硝化体系；（2）以咪唑为原料，通过碘/碘化钾的碱性溶液碘化，再用CH3I甲基化，最后硝化得到1-甲基-2,4,5-三硝基咪唑.路线（1）讨论了反应温度、反应时间对产物的影响，但最终产物只得到1-甲基-4,5-二硝基咪唑；提取反应中的副产物，培养单晶，用X射线衍射对晶体进行检测，其结果为：副产物为1-甲基-5硝基咪唑，密度为1.566 g/cm3，为正交晶系，Z=8，a = 5.323（3），b = 12.664（6），c = 15.993（8）。路线（2）以咪唑为原料，常温下经碘化，烷甲基化，硝化得到产物1-甲基-2,4,5-三硝基咪唑（MTNI）。采用红外光谱、质谱、元素分析等方法对产物进行了结构表征。通过在碱性溶液中碘化得到中间产物2,4,5-三碘基咪唑，其熔点为190℃-192℃，得率为95.41%。通过单因素实验对2,4,5-三碘基咪唑的合成工艺进行了优化，得到了最佳工艺条件：在室温下反应，反应时间为16h，最佳摩尔比为n（I2）:n（C3H4N2）=4.17。通过对2,4,5-三碘基咪唑甲基化得到中间产物1-甲基-2,4,5-三碘基咪唑，其熔点为：150℃-152℃，得率为94.32%。通过单因素实验和正交实验对1-甲基-2,4,5-三碘基咪唑的合成工艺进行了优化，得到了最佳工艺条件：在室温下反应，反应时间为4h，最佳摩尔比为n（NaOH）:n（TII）=3.6，n（CH3I）:n（TII）=1.75。通过对1-甲基-2,4,5-三碘基咪唑硝化得到终产物1-甲基-2,4,5-三硝基咪唑，其熔点为82℃-84℃，得率为36.52%。通过单因素试验和正交试验对1-甲基-2,4,5-三硝化咪唑的合成工艺进行优化，得到最佳反应条件为：反应时间为2.5h，反应温度为80℃，硝酸浓度为100%。