2024年5月28日发(作者：段亦玉)
38
火炸药学报
ChineseJournalofExplosives&Propellants
第32卷第4期
2009年8月
1,3,5-三羟乙基三嗪酮的富能化合成与表征
徐若千,姬月萍,丁 峰,杨 威,刘卫孝
(西安近代化学研究所,陕西西安710065)
摘 要:以1,3,5-三羟乙基三嗪酮为原料,经过硝化、叠氮化过程合成了1,3,5-三硝氧乙基三嗪酮(TNEIC)和1,3,
5-三叠氮乙基三嗪酮(
TAEIC
);通过实验确定最佳硝化条件为:发烟硝酸与浓硫酸体积比1∶1,反应温度25℃,时
间0.25
h
,收率92.0%。采用元素分析、红外光谱、核磁共振光谱等鉴定了目标产物结构,并借助
DSC
等分析方法测
定了产物的热性能。结果表明,TAEIC性能优良,熔点较低,有望用于熔铸炸药配方。
关键词:有机化学;有机合成;富氮化合物;1,3,5-三羟乙基三嗪酮;TAEIC;TNEIC
中图分类号:
TJ
55;
TQ
244 文献标志码:
A
文章编号:1007-7812(2009)04-0038-03
EnergizedSynthesisandCharacterizationof
1,3,5-
Tris
(2-
hydroxyethyl
)
-1,3,5-
triazinane
-2,4,6-
trione
XURuo-qian,JIYue-ping,DINGFeng,YANGWei,LIUWei-xiao
(
Xi
′
anModernChemistryResearchInstitute
,
Xi
′
an
710065,
China
)
Abstract:Taking1,3,5-tris(2-hydroxyethyl)-1,3,5-triazinane-2,4,6-trioneasprimarymaterial,1,3,5-tris(2-
2,4,6-2,4,6-
trionenitroethyl
)-1,3,5-
triazinane
-
trione
(
TNEIC
)
and
1,3,5-
tris
(2-
azidoethyl
)-1,3,5-
triazinane
-
(
TAEIC
)
weresynthesizedvianitrationandazidonation
.
Theoptimumconditionsofnitrationwere
:
HNO
3
/
H
2
SO
4
(volumeratio),1∶1;reactiontemperature,25℃;reactiontime,0.25handtheoptimumreactionyieldis92.0%.
ThestructureofthefinalproductwasconfirmedbyIR,
1
HNMR,rmalproperties
ofthecompoundsweredeterminedbyDSCandTG
.
TheresultsshowthatTAEIChasalowmeltingpointandwill
beusedinmelt-castexplosive.
Keywords:organicchemistry;organicsynthesis;rich-nitrogencompound;1,3,5-tris(2-hydroxyethyl)-1,3,5-
triazinane-2,4,6-trione;TAEIC;TNEIC
物有望成为含能体系的印记分子。
引 言
在碳、氢、氧、氮炸药体系中,氮元素不仅是可燃
元素与氧元素的惰性隔板,且高氮量的炸药爆容大、
爆速高,有利于炸药作功。此外,由于氮杂原子在分
子中的微扰作用带来分子轨道组合可激变,使炸药
分子的稳定性提高,而在杂环上引入羰基可以增大
炸药的密度,形成高密度材料,引入C-C键结构
可以在分解时形成CHO・,对降低推进剂的压强指
数起重要作用
[2]
。2003年,
FrankHettche
等人
[3]
首
次利用具有3个延伸碳链的三嗪酮结构化合物作为
主体识别客体分子。2007年,TatsuyaNabeshima等
人和Na-thalieTrouche等人利用此结构衍生物
来识别蛋白分子。因此,可以设想
TAEIC
或其衍生
收稿日期:2009-02-05; 修回日期:2009-03-25
作者简介:徐若千(1983-),女,硕士,从事含能材料合成。
[4][5]
[1]
本研究以1,3,5-三羟乙基三嗪酮为初始物,经
过硝化、叠氮化逐步使原料富氮、含能,其中硝化产
物未见文献报道。由于引入叠氮基后会使分子能量
增大、熔点降低,因此,原料的逐步富能化有望生成
性能优良且具有使用价值的含能材料。
1 实验部分
1.1 试剂与仪器
试剂:1,3,5-三羟乙基三嗪酮为工业品,经甲醇
(分析纯,天津化学试剂有限公司)重结晶精制后使
用;NaN
3
和发烟硝酸为工业品,直接使用;三氯甲
烷、
DMSO
为分析纯,成都市科龙化工试剂厂;浓
H
2
SO
4
为化学纯,西安化学试剂厂;无水乙醇,分析
第32卷第4期徐若千,姬月萍,丁 峰,等:1,3,5-三羟乙基三嗪酮的富能化合成与表征
39
纯,西安化学试剂厂。
仪器:美国Nicolet公司NEXUS870型FTIR型
红外光谱仪(KBr);瑞士Bruker公司AV500型(500
MHz)超导核磁共振仪;美国Varian公司LC-
10
ATVP
-7型液相色谱仪;元素分析采用
VARIO
-
EL-3型元素分析仪;熔点测定采用美国TA公司
Nexus870型热分析仪;热性能分析采用美国TA公
司901
s
差示扫描量热仪。
1.2 合成路线
合成路线设计如下:
次,合并有机相,水洗至中性,减压蒸除溶剂,用无水
乙醇重结晶所得粗品,得到白色片状晶体1.36g,产
率89%,纯度96.904%(HPLC)。
(
cm
-1
):2927(
CH
2
CH
2
),2119
IR
(
KBr
),
2024年5月28日发(作者：段亦玉)
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火炸药学报
ChineseJournalofExplosives&Propellants
第32卷第4期
2009年8月
1,3,5-三羟乙基三嗪酮的富能化合成与表征
徐若千,姬月萍,丁 峰,杨 威,刘卫孝
(西安近代化学研究所,陕西西安710065)
摘 要:以1,3,5-三羟乙基三嗪酮为原料,经过硝化、叠氮化过程合成了1,3,5-三硝氧乙基三嗪酮(TNEIC)和1,3,
5-三叠氮乙基三嗪酮(
TAEIC
);通过实验确定最佳硝化条件为:发烟硝酸与浓硫酸体积比1∶1,反应温度25℃,时
间0.25
h
,收率92.0%。采用元素分析、红外光谱、核磁共振光谱等鉴定了目标产物结构,并借助
DSC
等分析方法测
定了产物的热性能。结果表明,TAEIC性能优良,熔点较低,有望用于熔铸炸药配方。
关键词:有机化学;有机合成;富氮化合物;1,3,5-三羟乙基三嗪酮;TAEIC;TNEIC
中图分类号:
TJ
55;
TQ
244 文献标志码:
A
文章编号:1007-7812(2009)04-0038-03
EnergizedSynthesisandCharacterizationof
1,3,5-
Tris
(2-
hydroxyethyl
)
-1,3,5-
triazinane
-2,4,6-
trione
XURuo-qian,JIYue-ping,DINGFeng,YANGWei,LIUWei-xiao
(
Xi
′
anModernChemistryResearchInstitute
,
Xi
′
an
710065,
China
)
Abstract:Taking1,3,5-tris(2-hydroxyethyl)-1,3,5-triazinane-2,4,6-trioneasprimarymaterial,1,3,5-tris(2-
2,4,6-2,4,6-
trionenitroethyl
)-1,3,5-
triazinane
-
trione
(
TNEIC
)
and
1,3,5-
tris
(2-
azidoethyl
)-1,3,5-
triazinane
-
(
TAEIC
)
weresynthesizedvianitrationandazidonation
.
Theoptimumconditionsofnitrationwere
:
HNO
3
/
H
2
SO
4
(volumeratio),1∶1;reactiontemperature,25℃;reactiontime,0.25handtheoptimumreactionyieldis92.0%.
ThestructureofthefinalproductwasconfirmedbyIR,
1
HNMR,rmalproperties
ofthecompoundsweredeterminedbyDSCandTG
.
TheresultsshowthatTAEIChasalowmeltingpointandwill
beusedinmelt-castexplosive.
Keywords:organicchemistry;organicsynthesis;rich-nitrogencompound;1,3,5-tris(2-hydroxyethyl)-1,3,5-
triazinane-2,4,6-trione;TAEIC;TNEIC
物有望成为含能体系的印记分子。
引 言
在碳、氢、氧、氮炸药体系中,氮元素不仅是可燃
元素与氧元素的惰性隔板,且高氮量的炸药爆容大、
爆速高,有利于炸药作功。此外,由于氮杂原子在分
子中的微扰作用带来分子轨道组合可激变,使炸药
分子的稳定性提高,而在杂环上引入羰基可以增大
炸药的密度,形成高密度材料,引入C-C键结构
可以在分解时形成CHO・,对降低推进剂的压强指
数起重要作用
[2]
。2003年,
FrankHettche
等人
[3]
首
次利用具有3个延伸碳链的三嗪酮结构化合物作为
主体识别客体分子。2007年,TatsuyaNabeshima等
人和Na-thalieTrouche等人利用此结构衍生物
来识别蛋白分子。因此,可以设想
TAEIC
或其衍生
收稿日期:2009-02-05; 修回日期:2009-03-25
作者简介:徐若千(1983-),女,硕士,从事含能材料合成。
[4][5]
[1]
本研究以1,3,5-三羟乙基三嗪酮为初始物,经
过硝化、叠氮化逐步使原料富氮、含能,其中硝化产
物未见文献报道。由于引入叠氮基后会使分子能量
增大、熔点降低,因此,原料的逐步富能化有望生成
性能优良且具有使用价值的含能材料。
1 实验部分
1.1 试剂与仪器
试剂:1,3,5-三羟乙基三嗪酮为工业品,经甲醇
(分析纯,天津化学试剂有限公司)重结晶精制后使
用;NaN
3
和发烟硝酸为工业品,直接使用;三氯甲
烷、
DMSO
为分析纯,成都市科龙化工试剂厂;浓
H
2
SO
4
为化学纯,西安化学试剂厂;无水乙醇,分析
第32卷第4期徐若千,姬月萍,丁 峰,等:1,3,5-三羟乙基三嗪酮的富能化合成与表征
39
纯,西安化学试剂厂。
仪器:美国Nicolet公司NEXUS870型FTIR型
红外光谱仪(KBr);瑞士Bruker公司AV500型(500
MHz)超导核磁共振仪;美国Varian公司LC-
10
ATVP
-7型液相色谱仪;元素分析采用
VARIO
-
EL-3型元素分析仪;熔点测定采用美国TA公司
Nexus870型热分析仪;热性能分析采用美国TA公
司901
s
差示扫描量热仪。
1.2 合成路线
合成路线设计如下:
次,合并有机相,水洗至中性,减压蒸除溶剂,用无水
乙醇重结晶所得粗品,得到白色片状晶体1.36g,产
率89%,纯度96.904%(HPLC)。
(
cm
-1
):2927(
CH
2
CH
2
),2119
IR
(
KBr
),