1，5-二（对甲苯磺酰基）-1，5-二氮杂环辛烷-3，7-二酮的合成及其胺化反应探索

论文摘要

偕二氟氨基取代的杂环硝胺类化合物具有高能量、高密度的性质,可作为火箭固体推进燃料的氧化剂。1,5-二硝基-3,3,7,7-四（二氟氨基）-1,5-二氮杂环辛烷（简称HNFX）就是其中一种高能量高密度的含能材料,已在相关领域中引起了广泛的重视。本论文以对甲苯磺酰胺和环氧氯丙烷为起始原料,经二元缩合成环反应合成了1,5-二（对甲苯磺酰基）-1,5-二氮杂环辛烷-3,7-二醇,并对影响其合成收率和产品纯度的反应物投料摩尔比、反应溶剂、反应时间、催化剂的种类及用量等实验因素进行了考察和探讨,对合成工艺进行了参数优化,得到了较优的反应条件。以1,5-二（对甲苯磺酰基）-1,5-二氮杂环辛烷-3,7-二醇为原料,经不同的氧化反应,合成了偕二氟氨基取代的杂环硝胺类化合物研究中具有广泛用途的活泼中间体1,5-二（对甲苯磺酰基）-1,5-二氮杂环辛烷-3,7-二酮。实验发现不同氧化剂中Swern试剂的反应效果最好,并从氧化物料比、低温反应时间和常温淬灭时间等方面对Swern氧化反应进行了考察和探讨,得到了较优的反应条件。以1,5-二（对甲苯磺酰基）-1,5-二氮杂环辛烷-3,7-二酮为原料合成了1,5-二（对甲苯磺酰基）-1,5-二氮杂环辛烷-3,7-二肟。实验对其合成条件进行了考察和探讨,得到较优的反应条件。同时,还对其还原胺化反应进行了探索性研究,为深入探讨偕二氟氨基类化合物的设计、合成及性能研究奠定了基础。另外,论文还在1,5-二（对甲苯磺酰基）-1,5-二氮杂环辛烷-3,7-二醇的基础上合成了对甲苯磺酰氯和乙酸酐取代的化合物,对二醇及其他取代化合物的直接取代胺化做了探索性研究。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 概述
• 1.2 固体推进剂的发展历程和应用现状
• 1.2.1 发展历程
• 1.2.2 固体推进剂的分类及应用
• 1.3 高能固体推进剂的发展现状和趋势
• 1.4 本课题的选题意义、研究目的与内容
• 1.4.1 选题的科学意义与背景
• 1.4.2 课题的研究目的与内容
• 1.5 课题的合成方案讨论
• 1.5.1 八元环的构建
• 1.5.2 氧化反应探究
• 1.5.3 胺化反应探究
• 1.5.4 二醇直接取代探究
• 2 1,5-二（对甲基苯磺酰基）-1,5-二氮杂环辛烷-3,7-二醇的合成
• 2.1 合成路线
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 主要试剂和仪器
• 2.2.2 实验操作
• 2.2.3 产物表征
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 溶剂的种类对成环反应收率的影响
• 2.3.2 物料比对成环反应收率的影响
• 2.3.3 碱的种类对成环反应收率的影响
• 2.3.4 氢氧化钠的浓度对成环反应收率的影响
• 2.3.5 反应时间对成环反应收率的影响
• 2.4 小结
• 3 1,5-二（对甲基苯磺酰基）-1,5-二氮杂环辛烷-3,7-二酮的合成
• 3.1 合成路线
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 主要试剂和仪器
• 3.2.2 实验操作
• 3.2.3 产物表征
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 不同氧化试剂的探索反应
• 3.3.2 物料比对Swern氧化收率的影响
• 3.3.3 低温反应时间对Swern氧化收率的影响
• 3.3.4 常温反应时间对Swern氧化收率的影响
• 3.4 小结
• 4 1,5-二（对甲基苯磺酰基）-1,5-二氮杂环辛烷-3,7-二肟的合成
• 4.1 合成路线
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 主要试剂和仪器
• 4.2.2 实验操作
• 4.2.3 产物表征
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 物料比对肟化反应收率的影响
• 4.3.2 氢氧化钠的浓度对肟化反应收率的影响
• 4.4 小结
• 5 二肟还原胺化反应探索
• 5.1 合成路线
• 5.2 实验部分
• 5.2.1 主要试剂和仪器
• 5.2.2 实验操作
• 5.2.3 产物表征
• 5.3 结果与讨论
• 5.4 小结
• 6 直接取代胺化反应探索
• 6.1 合成路线
• 6.2 实验部分
• 6.2.1 主要试剂和仪器
• 6.2.2 实验操作
• 6.2.3 产物表征
• 6.3 结果与讨论
• 7 结论
• 致谢
• 参考文献
• 附录