【摘 要】
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高张力环状烃类燃料是目前比冲最高的液体燃料之一,其分子内具有较大的环张力,有着良好的燃烧性能和研究前景。本研究针对现有张力环燃料种类单一、产率较低等不足,设计合成了新型环丙烷衍生物1-甲基-1,2-二丙基环丙烷,主要研究进展如下:（1）设计合成了 1-甲基-1,2-二丙基环丙烷。通过三步反应合成出1-甲基-1,2-二丙基环丙烷;通过IR、NMR、EA及MS等表征方法对反应中间体和产物:2-戊基酮连
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高张力环状烃类燃料是目前比冲最高的液体燃料之一,其分子内具有较大的环张力,有着良好的燃烧性能和研究前景。本研究针对现有张力环燃料种类单一、产率较低等不足,设计合成了新型环丙烷衍生物1-甲基-1,2-二丙基环丙烷,主要研究进展如下:（1）设计合成了 1-甲基-1,2-二丙基环丙烷。通过三步反应合成出1-甲基-1,2-二丙基环丙烷;通过IR、NMR、EA及MS等表征方法对反应中间体和产物:2-戊基酮连氮（C10H20N2）、5-甲基-3,5-二丙基-2-吡唑啉（C10H20N2）与1-甲基-1,2-二丙基环丙烷（C10H20）的分子结构进行表征确认;对1-甲基-1,2-二丙基环丙烷的四种异构体:（1R,2R）、（1S,2S）、（1R,2S）和（1S,2R）进行了频数及结构优化,并分别进行单点能计算,结果表明（1S,2R）为最稳定结构,且顺式结构的单点能大于反式结构。（2）获得了 1-甲基-1,2-二丙基环丙烷的理化性质参数。得到了密度（ρ,0.703～0.768 g·cm-3）、动力粘度（η,0.433～1.019 mPa-s）、摩尔体积（Vm,182.6～199.4 cm3·mol-1）、热膨胀系数（α,10.56×10-4～11.54×10-4℃-1）、沸点（Tb.p,158.4℃）、闪点（Tf.p,62.3℃）、导热系数（λ,0.103～0.137 W·（m·℃）-1）、标准摩尔生成焓与燃烧焓（△fHmθ,-183.59 kJ.mol-1;△cHmθ,-6609.82 kJ.mol-1）、燃烧总热值与净热值（Qz,46.81 MJ·kg-1;Q1,43.58 MJ·kg-1）以及与不同氧化剂混配后达到的最高海平面比冲（Isp,302.67 s（LO2）、265.32 s（HNO3）、279.60 s（H2O2）、278.90 s（LN2O4））等多种物化性质参数。（3）优化了 1-甲基-1,2-二丙基环丙烷的三步反应条件。2-戊基酮连氮最佳合成条件为:温度T=110℃、反应物摩尔配比（n2-戊酮:n水合肼）=2:1.2、转速n=500rpm;5-甲基-3,5-二丙基-2-吡唑啉的最佳合成条件为:温度T=120℃、催化剂用量（n CF3COOH:n2-戊基酮连氮）为14%、转速n=400 rpm;1-甲基-1,2-二丙基环丙烷的最佳反应蒸馏条件为:温度T=210℃、催化剂用量（m NaOH:m 5-甲基-3,5-二丙基-2-吡唑啉）为10%、转速n=500 rpm。综上所述,本文设计并合成了 1-甲基-1,2-二丙基环丙烷,获得了优化的工艺条件和产品性能参数,为1-甲基-1,2-二丙基环丙烷的生产及应用提供重要的参考价值。
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