一种四环碳氢化合物的前体化合物及其制备方法、四环碳氢化合物及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种四环碳氢化合物的前体化合物及其制备方法、四环碳氢化合物及其制备方法和应用，涉及燃料技术领域。本发明专利技术提供的具有式I所示结构的四环碳氢化合物的前体化合物具有多环结构，该前体化合物经加氢脱氧反应即可制备得到具有高密度(0.986g/cm3)和高热值(41.14MJ/L)和低冰点(＜

【技术实现步骤摘要】
一种四环碳氢化合物的前体化合物及其制备方法、四环碳氢化合物及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及燃料
，具体涉及一种四环碳氢化合物的前体化合物及其制备方法、四环碳氢化合物及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]高能量密度碳氢燃料广泛应用于导弹、飞行器等航空航天飞行器，发动机的推进性能在很大程度上取决于所用燃料的特性，其中密度及体积燃烧热值(NHOC)对飞行器的推进性能的影响至关重要，此外，考虑到飞行器所处的低温环境，高密度碳氢燃料需要同时具有低冰点低黏度的特性以确保其被正常输送。因此提高燃料能量密度同时降低燃料的冰点是低成本提高飞行器综合性能的有效途径。
[0003]高密度碳氢燃料(密度＞0.85g/cm3)一般是通过烷基化和加氢异构化制备的烷烃燃料(例如RJ
‑
4、RJ
‑4‑
I、JP
‑
10等)。研究发现多环烷烃类碳氢燃料的密度和热值随着碳数和环数的增加而增大，但净体积燃烧热值却随着C/H比的增加而降低。因此合成兼具高密度、高热值、低温性能良好的燃料具有重要的意义。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种四环碳氢化合物的前体化合物及其制备方法、四环碳氢化合物及其制备方法和应用，本专利技术提供的四环碳氢化合物的前体化合物具有多环结构，利用该前体化合物可以制备得到高密度、高热值和低冰点的四环碳氢化合物燃料。
[0005]为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：
[0006]本专利技术提供了一种四环碳氢化合物的前体化合物，具有式I所示的结构：
[0007][0008]本专利技术提供了上述技术方案所述四环碳氢化合物的前体化合物的制备方法，包括以下步骤：
[0009]将降冰片烯与环己烯酮在紫外光照射下进行光敏化环加成反应，得到所述四环碳氢化合物的前体化合物。
[0010]优选的，所述降冰片烯和环己烯酮的摩尔比为1:4～4:1。
[0011]优选的，所述光敏化环加成反应在有机溶剂中进行，所述有机溶剂包括醇类溶剂、氯代烷烃类溶剂和环烷烃类溶剂中的至少一种。
[0012]优选的，所述光敏化环加成反应的温度为
‑
10～30℃，时间为1～9h；所述紫外光照
射的入射光通量为50～150mW/cm2。
[0013]本专利技术提供了一种四环碳氢化合物，具有式II所示的结构：
[0014][0015]本专利技术提供了上述技术方案所述四环碳氢化合物的制备方法，包括以下步骤：
[0016]将四环碳氢化合物的前体化合物在氢气气氛下进行加氢脱氧反应，得到所述四环碳氢化合物；
[0017]所述四环碳氢化合物的前体化合物为上述技术方案所述的四环碳氢化合物的前体化合物或上述技术方案所述制备方法制得的四环碳氢化合物的前体化合物。
[0018]优选的，所述加氢脱氧反应在加氢脱氧催化剂、分子筛和溶剂存在条件下进行；
[0019]所述加氢脱氧催化剂包括过渡金属类催化剂；
[0020]所述分子筛包括H
‑
Y分子筛、Pt/H
‑
Y分子筛、ZSM
‑
5分子筛和H
‑
β分子筛中的至少一种；
[0021]所述分子筛与加氢脱氧催化剂的质量比为5～8：1；
[0022]所述溶剂包括环烷烃类溶剂；
[0023]所述加氢脱氧反应的温度为160～200℃，时间为1～12h，氢气压力为0.5～6MPa。
[0024]本专利技术提供了上述技术方案所述的四环碳氢化合物或上述技术方案所述制备方法制得的四环碳氢化合物作为燃料的应用。
[0025]优选的，所述燃料包括航空航天用燃料。
[0026]本专利技术提供的具有式I所示结构的四环碳氢化合物的前体化合物具有多环结构，该前体化合物经加氢脱氧反应即可制备得到具有高密度、高热值和低冰点的具有式II所示结构的四环碳氢化合物。
[0027]本专利技术提供了四环碳氢化合物的前体化合物的制备方法，环己烯酮同时作为自敏化剂以及反应底物，与降冰片烯发生光敏化环加成反应即可制备得到，该反应对温度不敏感，在室温下即可发生反应，副产物少，产物选择性高，未反应的底物易与产物分离，产物的分离和提纯的成本低，产物收率高，纯度高，耗能低，绿色环保，适宜工业化生产。
[0028]本专利技术提供的具有式II所示结构的四环碳氢化合物的密度为0.986g/cm3，体积净热值为41.14MJ/L，冰点低于
‑
60℃，四环碳氢化合物的密度高、体积净热值高且冰点低，燃烧和耐低温性能优异，作为燃料使用时可兼具保证飞行器灵活轻便和有效提高其航程、航速、载荷等飞行器性能的双重作用，在航空航天领域具有很好的应用前景。
[0029]本专利技术提供了四环碳氢化合物的制备方法，由四环碳氢化合物的前体化合物经加氢脱氧反应即可制备得到，反应过程简单，副产物少，产物选择性高，产物的分离和提纯的成本低，耗能低，绿色环保，适于大规模生产。
附图说明
[0030]图1为实施例1制备的四环碳氢化合物的前体化合物的质谱图；
[0031]图2为实施例1制备的四环碳氢化合物的质谱图。
具体实施方式
[0032]本专利技术提供了一种四环碳氢化合物的前体化合物，具有式I所示的结构：
[0033][0034]本专利技术提供了上述技术方案所述四环碳氢化合物的前体化合物的制备方法，包括以下步骤：
[0035]将降冰片烯与环己烯酮在紫外光照射下进行光敏化环加成反应，得到所述四环碳氢化合物的前体化合物。
[0036]如无特殊说明，本专利技术采用的原料均为市售商品。
[0037]在本专利技术中，所述降冰片烯和环己烯酮的摩尔比优选为1:4～4:1，更优选为1:3～3:1，具体优选为4:1、3:1、2:1、1:1、1:2、1:3或1:4。在本专利技术中，随着降冰片烯用量的增加，环己烯酮的转化率也在逐渐增加，而降冰片烯的转化率则在逐渐降低，目标产物共聚产物的选择性则呈现逐渐增加的趋势。
[0038]在本专利技术中，所述光敏化环加成反应优选在有机溶剂中进行，所述有机溶剂优选包括醇类溶剂、氯代烷烃类溶剂和环烷烃类溶剂中的至少一种；所述醇类溶剂优选为低级醇，更优选为乙醇和/或甲醇；所述氯代烷烃类溶剂优选包括二氯甲烷；所述环烷烃类溶剂优选包括环己烷。
[0039]在本专利技术的具体实施例中，所述将降冰片烯与环己烯酮在紫外光照射下进行光敏化环加成反应优选为：将降冰片烯、环己烯酮和有机溶剂混合，在所得混合物中通入保护气氛，在紫外光照射下进行光敏化环加成反应。本专利技术对于所述混合没有特殊限定，采用本领域技术人员熟知的混合方式能够将原料混合均匀即可，具体如搅拌混合。在本专利技术中，所述通入保护气氛的时间优选为0.5～2h，更优选为1～1.5h；所述保护气氛优选为氮气或惰性气体，所述惰性气体优选为氦气和/或氩气；本专利技术通过通入保护气氛，能够除去氧气，防止氧气对反本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种四环碳氢化合物的前体化合物，其特征在于，具有式I所示的结构：2.权利要求1所述四环碳氢化合物的前体化合物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将降冰片烯与环己烯酮在紫外光照射下进行光敏化环加成反应，得到所述四环碳氢化合物的前体化合物。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述降冰片烯和环己烯酮的摩尔比为1:4～4:1。4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述光敏化环加成反应在有机溶剂中进行，所述有机溶剂包括醇类溶剂、氯代烷烃类溶剂和环烷烃类溶剂中的至少一种。5.根据权利要求2、3或4所述的制备方法，其特征在于，所述光敏化环加成反应的温度为
‑
10～30℃，时间为1～9h；所述紫外光照射的入射光通量为50～150mW/cm2。6.一种四环碳氢化合物，其特征在于，具有式II所示的结构：7.权利要求6所述四环碳氢化合物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将四环碳氢化合物的前体化合物在氢气气氛下进行加氢脱氧反应，...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘伦，邹吉军，张欣芳，史成香，王涖，张香文，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：