一种提高制备六苄基六氮杂异伍兹烷得率的方法技术

本发明专利技术公开了一种采用连续搅拌釜式反应器

【技术实现步骤摘要】
一种提高制备六苄基六氮杂异伍兹烷得率的方法


[0001]本专利技术属于含能材料
，涉及一种提高制备六苄基六氮杂异伍兹烷得率的方法
。

技术介绍

[0002]六苄基六氮杂异伍兹烷
(HBIW)
为笼状结构，含能低，由于存在氨基，在酸性条件中极不稳定，容易被破坏，而且苄基的芳香环比笼体中的叔胺硝化竞争能力更强，因此不能直接进行硝解反应，可以通过多种反应制备硝化反应中间体，是合成含能材料的重要原料
。
[0003]CL
‑
20
是当今含能材料领域的热点，虽然有各类的
CL
‑
20
合成前体，但是直链缩合和苯环上带取代基的胺与醛反应后得到产物的收率低，副产物多，而且后续步骤难以进行，因此
HBIW
仍是合成
CL
‑
20
的主要前体
。
作为后续反应的一环，其工业化也是我们重点研究的目标
。
[0004]目前
HBIW
的合成大多采用一锅法，采用甲酸作为催化剂，反应过程复杂，副产物较多，小试收率为
70
‑
80
％，工业放大收率
55
‑
65
％
。
重复文献方法，发现小试合成的稳定收率仅有
73
％，因此需要对其合成工艺进行探究，寻找适宜的反应条件
。
[0005]尽管有很多文献对制备
HBIW/>进行过报道，但大多数这些方法都存在以下一个或多个缺点：反应时间长，产物收率低，反应成本高和副反应多
、
后处理困难等
。
这些问题一直没有得到解决
。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种提高制备
HBIW
得率的方法
。
[0007]为达到上述目的，本专利技术的技术方案是：利用釜式连续搅拌反应器合成
HBIW
的方法
。
[0008]本专利技术所述的合成方法包括以下具体步骤：
[0009]步骤
1)
将乙腈和水的混合溶液
、
苄胺与乙二醛通过注射泵同时送入第一连续搅拌釜式反应器
(CSTR
‑
1)
进行混合反应，反应
0.5
‑
1.5h
，
CSTR
‑1的反应温度控制在
10
‑
30℃。
[0010]步骤
2)
将步骤
(1)
反应后溶液中通过蠕动泵转移到第二连续搅拌釜式反应器
(CSTR
‑
2)
，同时将酸通过注射泵送入
CSTR
‑2中，继续反应
0.5
‑
1.5h
，
CSTR
‑2中的温度控制在
10
‑
30℃
，继而得到目标产物
。
[0011]步骤
3)
将步骤
(2)
得到的粗产物，用溶剂进行重结晶，得到浅黄色针状晶体的步骤
。
[0012]本专利技术与现有技术相比，显著优点是：本专利技术采用的是釜式搅拌连续反应器进行
HBIW
的合成，有效的克服了在合成过程中的时间长，物质混合不均，产率不高的问题，使得反应的产率和安全性均得到改善
。
有望成为一种新型的制备
HBIW
的方法
。
附图说明
[0013]图1含
CSTR
的系统装置图
。
[0014]图2为反应产物
DSC
图
。
[0015]图3为反应产物的红外图
。
[0016]图4为反应产物的核磁共振
1H
图
。
具体实施方式
[0017]本专利技术所述目标化合物的总合成路线如下：
[0018][0019]下面通过附图
1、
总合成路线和实施例对本专利技术的技术方案做出进一步的具体说明
。
[0020]结合图1，本专利技术反应体系的装置包括
CSTR、
注射泵
、
蠕动泵
。
反应物料通过注射泵经过聚四氟乙烯管输送至第一连续搅拌釜式反应器
(CSTR
‑
1)
，混合反应
0.5
‑
1.5h
，所得反应液通过蠕动泵经过聚四氟乙烯管送至第二连续搅拌釜式反应器
(CSTR
‑
2)
，同时将酸用注射泵送至
CSTR
‑2，混合反应，得到目标产物
。
[0021]本专利技术所述的制备
HBIW
的方法，首先将原料送入
CSTR
‑1中进行混合反应
0.5
‑
1.5
小时，得到反应液，然后将反应液通过通过蠕动泵送至
CSTR
‑2，同时加入酸，使得反应液中的物质经过一系列环化
、
质子化形成最终产物
HBIW。
具体步骤是：
[0022]步骤
1)
将乙腈和水的混合溶液
、
苄胺与乙二醛通过注射泵同时送入
CSTR
‑1进行混合反应，反应
0.5
‑
1.5h
，
CSTR
‑1的反应温度控制在
10
‑
30℃。
[0023]步骤
2)
将步骤
(1)
反应后溶液中通过蠕动泵转移到
CSTR
‑2，同时将酸通过注射泵送入
CSTR
‑2中，继续反应
0.5
‑
1.5h
，
CSTR
‑2中的温度控制在
10
‑
30℃
，继而得到目标产物
。
[0024]步骤
3)
反应结束后，混合液过滤，并用溶剂进行重结晶，得到浅黄色针状晶体，通过核磁和
DSC
等测量手段分析产品纯度
。
[0025]进一步的，步骤
(1)
中，乙腈和水的体积比为
10:1
‑
40:1。
[0026]进一步的，步骤
(1)
中，苄胺和乙二醛的摩尔比控制在
2:0.5
‑
2:1。
[0027]进一步的，步骤
(2)
中，所用酸选自甲酸
、
乙酸
、
氨基磺酸，对甲苯磺酸
、
苯甲酸中的任意一种
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种提高制备六苄基六氮杂异伍兹烷得率的方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)
将乙腈和水的混合溶液
、
苄胺与乙二醛同时通过注射泵送入第一连续搅拌釜式反应器中进行混合均相反应，反应液反应一段时间，反应式如下：
(2)
将步骤
(1)
反应后溶液中通过蠕动泵转移到第二连续搅拌釜式反应器，加入酸作为催化剂，继续反应一段时间，得到粗产物，反应式如下：
(3)
将步骤
(2)
得到的粗产物，用溶剂进行重结晶，得到浅黄色针状晶体
。2.
根据权利要求1所述的一种提高制备六苄基六氮杂异伍兹烷得率的方法，其特征在于，步骤
(1)
中，以摩尔比计，苄胺：乙二醛＝
2:0.5
‑
2:1。3.
根据权利要求1所述的一种提高制备六苄基六氮杂异伍兹烷得率的方法，其特征在于，步骤
(1)
中，乙腈和水的混合溶液的溶剂比为
10:1
‑
40:1。4.
根据权利要求1所述的一种提高制备六苄基六氮杂异伍兹烷得率的方法，其特征在于，步骤
(1)
中，苄胺和乙腈溶剂比为
6:1
‑
10:1。5.
根据权利要求1所述的一种提高制备六苄基六氮杂异伍兹烷得率的方法，其特征在于，步骤
(1)
中，将苄胺
、
乙二醛
、<...

【专利技术属性】
技术研发人员：林秋汉，朱咪咪，张立南，马慧朝，陆明，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：