亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        五氧化二氮/硝酸/乙酸酐體系的拉曼光譜

        2016-05-09 03:10:40唐月嬌呂早生呂春緒
        含能材料 2016年10期
        關鍵詞:乙酸酐曼光譜陽離子

        孫 昱, 唐月嬌, 呂早生, 呂春緒

        (1. 武漢科技大學化學工程與技術學院, 湖北 武漢 430081; 2. 南京理工大學化工學院, 江蘇 南京 210094)

        1 引 言

        HMX是一種綜合性能良好的炸藥,主要由醋酸酐-硝酸-醋酸體系硝解烏洛托品制得[1]。此法醋酸酐、醋酸的耗量大,成本高,還存在醋酸與硝酸分離的問題,環(huán)境污染嚴重,亟需經濟、環(huán)境友好的硝化方法。

        五氧化二氮是一種綠色硝化劑,具有諸多優(yōu)點,如在酸性條件下,具有較強的硝化能力; 對多官能團反應物,硝化選擇性高; 可以在無酸條件下進行,適用于酸敏感體系的硝化; 產物分離簡單; 硝化收率高; 無需廢酸處理,尤其適應于含能材料的制備,越來越受到人們的關注[2-4]。

        目前,五氧化二氮用于合成HMX類含能材料方面的制備主要有兩種體系,一種是五氧化二氮/硝酸體系,另一種是五氧化二氮/有機溶劑體系[4],相比來說,五氧化二氮/有機溶劑體系不需要添加硝酸,產物容易分離,更具有綠色環(huán)保優(yōu)勢。但此體系收率較低,五氧化二氮/有機溶劑體系合成HMX的收率最高僅為13%[5]。

        根據探索性實驗發(fā)現,五氧化二氮/硝酸/乙酸酐體系合成HMX的收率很高。此體系涉及到乙酸酐,雖其實際應用價值較小,但該體系為何具有如此高的合成收率,是否可以了解其內在的機理,以指導五氧化二氮在有機溶劑的應用,這是值得關心的問題。本文就五氧化二氮/硝酸/乙酸酐硝解DPT合成HMX的收率及拉曼光譜進行綜合考察,以期從硝化劑的硝化能力角度探討合成HMX的影響因素。

        2 實驗部分

        2.1 試劑與儀器

        試劑: 3,7-二硝基-1,3,5,7-四氮雜雙環(huán)[3.3.1]壬烷(DPT)、五氧化二氮及無水硝酸參照文獻[5-7]方法制備,其余試劑均為分析純試劑。

        儀器: Agilent1100高效液相色譜儀(美國Agilent公司); 拉曼光譜儀為LabRAM HR800,采用常溫測量(25 ℃),掃描波長為400~2500 cm-1。

        2.2 實驗方法

        2.2.1 五氧化二氮/硝酸/乙酸酐硝解DPT制備HMX

        將燒瓶置于冰鹽浴中,加入1.5 g五氧化二氮,緩慢加入乙酸酐和硝酸,控制溶劑溫度低于5 ℃。再緩慢加入1.3 g硝酸銨,1.5 g DPT,加料完畢后,移去冰鹽浴,將燒瓶置于35 ℃水浴中反應35 min。反應結束后,向燒瓶中加入50 mL冰水,將析出的白色固體過濾、干燥、稱重,用高效液相色譜分析固體物質中HMX的含量。

        2.2.2 拉曼光譜測試

        將一定量的五氧化二氮溶于溶劑中,混勻,用毛細管吸取少量液體,封管進行拉曼光譜測試。

        3 結果與討論

        3.1 五氧化二氮/硝酸/乙酸酐硝解DPT制備HMX

        五氧化二氮/硝酸/乙酸酐混合體系硝解DPT制備HMX的收率結果見表1。

        從表1可知,隨著溶劑體系中乙酸酐比例的增加,HMX的合成收率呈先增加后降低的趨勢。其中當V硝酸∶V乙酸酐=3∶2時, HMX的收率最高為87.9%。

        表1 五氧化二氮/硝酸/乙酸酐體系硝解DPT制備HMX的收率

        Table 1 The yield of preparing HMX via nitrolysis of DPT in dinitrogen pentoxide/nitric acid/acetic anhydride system

        Vnitricacid∶Vaceticanhydride1∶04∶13∶22∶31∶40∶1yieldofHMX/%28.976.687.977.159.619.4

        3.2 五氧化二氮在不同比例的硝酸/乙酸酐體系中的拉曼光譜

        結合表1中的溶劑比例,測定同樣濃度的五氧化二氮在不同溶劑體系的拉曼光譜,結果見圖1~圖3。

        a. nitric acid b.Vnitric acid∶Vacetic anhydride=4∶1 c.Vnitric acid∶Vacetic anhydride=3∶2

        d.Vnitric acid∶Vacetic anhydride=2∶3 e.Vnitric acid∶Vacetic anhydride=1∶4 f. acetic anhydride

        圖1 五氧化二氮/硝酸/乙酸酐體系拉曼光譜

        Fig.1 Raman spectrum of the dinitrogen pentoxide/nitric acid/acetic anhydride system

        圖2 五氧化二氮/硝酸/乙酸酐體系合并拉曼光譜

        Fig.2 Raman spectrum of the dinitrogen pentoxide/nitric acid/acetic anhydride system

        圖3 硝酰陽離子拉曼光譜局部放大

        Fig.3 Enlarged Raman spectrum of nitronium ions

        由拉曼標準數據庫可知,醋酸酐的標準峰為357,664,672,812,1016,1436 cm-1; 乙酸的標準峰為448,623,896,2994 cm-1。

        隨著乙酸酐的加入,在623 cm-1和896 cm-1附近出現了乙酸的峰,說明一部分硝酸或五氧化二氮與乙酸酐發(fā)生了反應,生成了乙酰硝酸酯和乙酸。隨著乙酸酐加入比例的增加,體系中的硝酰陽離子出現顯著的紅移,由1395 cm-1紅移至1381 cm-1附近,甚至更低,達到1371 cm-1。說明溶劑對離解的硝酰陽離子提供了供電子溶劑化,硝酰陽離子所帶正電荷降低,電子云從氧原子遷移至氮原子的趨勢降低,N—O鍵的雙鍵性下降,力常數降低,從而頻率降低,表現出硝酰陽離子的拉曼光譜紅移,其硝化能力也可能會下降。

        圖4 硝酸/乙酸酐體系拉曼光譜

        Fig.4 Raman spectrum of the nitric acid/acetic anhydride system

        圖5 固體五氧化二氮拉曼光譜

        Fig.5 Raman spectrum of the solid dinitrogen pentoxide

        3.3 拉曼圖譜數據與HMX收率的關系

        從表2中可以看出,隨著乙酸酐比例的增加,彎曲變形的五氧化二氮離子對濃度逐漸增加,而硝酰陽離子的濃度及波數均呈下降的趨勢。

        表2 各種不同溶劑比例下的五氧化二氮離子對、硝酰陽離子峰拉曼數據

        Table 2 The Raman data of dinitrogen pentoxide ion pair and nitronium ion under different solvent ratio

        Vnitricacid∶Vaceticanhydridepeak-arearatioofdinitrogenpentoxideionspairspeak-arearatioofnitroniumionfrequencyofnitroniumion/cm-1yieldofHMX/%1∶000.282139528.94∶10.1040.206139576.63∶20.2030.091138187.92∶30.2640.059138177.11∶40.3230.039138159.6

        因此,乙酸酐比例的增加,體系的硝化能力會下降,但硝化的反應性可能是呈先增加后降低的趨勢。結合合成HMX的反應方程式來討論,在合成HMX時,硝化劑過強的硝化能力會導致DPT環(huán)側鏈的斷裂,形成六元環(huán)或直線型硝基化合物。而在硝化能力適中的情況下,硝化劑的反應性增加,能給予足夠多的活性硝化劑,使DPT橋鍵斷裂形成八元環(huán),有利于HMX的合成。在彎曲變形五氧化二氮離子態(tài)和硝酰陽離子濃度適中的條件下,如V硝酸∶V乙酸酐=3∶2時,體系的硝化反應性和硝化能力相對適中,HMX的合成收率較高。

        五氧化二氮在硝酸/乙酸酐體系中的硝化特性與溶劑體系的溶劑化作用相關。五氧化二氮在溶劑體系中溶劑化作用可能如Scheme 1所示。

        Scheme 1 Schematic showing the solvation of dinitrogen pentoxide

        4 結 論

        (1) 在N2O5/HNO3/乙酸酐混合體系硝解DPT制備HMX的收率時,隨著溶劑體系中乙酸酐比例的增加,HMX的合成收率呈先增加后降低的趨勢。當V硝酸∶V乙酸酐=3∶2時,HMX的收率為87.9%。

        (2) 拉曼光譜顯示,隨著乙酸酐加入比例的增加,體系中的硝酰陽離子濃度降低,并顯著紅移,由1395 cm-1紅移至1381 cm-1附近,甚至低到1371 cm-1。

        (3) 530 cm-1峰的強度隨著乙酸酐的比例的增加呈先增加后降低的趨勢,與HMX的合成收率有一定的關聯,經比對該峰為五氧化二氮離子對的硝酰陽離子彎曲振動峰。

        (4) 五氧化二氮被硝酸/乙酸酐體系溶劑化,處于離子對及自由離子之間,并且溶劑體系具有一定的供電子效應,硝化體系可能具有適宜的硝化能力和較高的反應性,有利于HMX的合成。

        參考文獻:

        [1] Bachmann W E, Jenner E L. l-Acetoxymethyl-3, 5, 7-trinitro-l, 3, 5, 7-tetrazacyclooctane and its reactions.Significance in the nitrolysis of hexamethylenetetramine and related compounds[J].JournaloftheAmericanChemicalSociety, 1951, 73(6): 2773-2775.

        [2] Talawar M B, Sivabalan R, Polke B G, et al. Establishment of process technology for the manufacture of dinitrogen pentoxide and its utility for the synthesis of most powerful explosive of today—CL-20[J].JournalofHazardousMaterials, 2005, 124(1-3): 153-164.

        [3] 呂春緒.N2O5綠色硝化研究及其進展[J]. 含能材料, 2010, 18(6): 611-617.

        Lü Chun-xu. Clean nitrating agent dinitrogen pentoxide and its application in nitration[J].ChineseJournalofEnergeticMaterials(HannengCailiao), 2010, 18(6): 611-617.

        [4] Agrawal J P, Hodgson R D. Organic chemistry of explosives[M]. New York:JohnWiley&SonsLtd, 2007: 349-351.

        [5] 何志勇, 羅軍, 呂春緒, 等. N2O5硝解DPT制備HMX[J]. 火炸藥學報, 2010, 33(2): 1-4.

        HE Zhi-yong, LUO Jun, Lü Chun-xu, et al. Synthesis of HMX from DPT by green nitrolysis with dinitrogen pentoxide[J].ChineseJournalofExplosivesandPropellants, 2010, 33(2): 1-4.

        [6] Martin L W, Sam M M, Louis E C, et al. Production of nitrourea: US, 3098872[P], 1963.

        [7] Richard A S, Randolph N J. Preparation of 1, 5-methylene-3, 7-dinitro-1, 3, 5, 7-tetraazacyclooctane: US, 4338442[P], 1982.

        [8] Gillespie R J, Millen D J. Aromatic nitration[J].QuarterlyReviewsChemicalSociety, 1948, 2(4): 277-306.

        [9] Harrar J E, Rigdon L P, Rice S F. Raman spectral study of solutions of N2O4and N2O5in nitric acid[J].JournalofRamanSpectroscopy, 1997, 28: 891-899.

        [10] Wilson W W, Christe K O. Dinitrogen pentoxide. New synthesis and laser raman spectrum[J].InorganicChemistry, 1987, 26(10): 1631-1633.

        [11] 曹陽, 呂春緒, 呂早生, 等.硝酰陽離子和二氧化氮分子的彎曲變形研究[J]. 物理化學學報, 2002, 18(6): 527-531.

        CAO Yang, Lü Chun-xu, Lü Zao-sheng, et al. Theoretical studies of the bending transformation of nitronium and nitrogen dioxide[J].ActaPhys-ChimSin(WuliHuaxueXuebao), 2002, 18(6): 527-531.

        [12] Novikov S S, Khmel′nitskii L I, Novikova T S. New possibilities in nitration with a mixtrue of nitric acid and acetic anhydride[J].OrganicandBiologicalChemistry, 1965, 14(1): 90-95.

        [13] Olah G A, Malhotra R, Narang S C. Nitration. Methods and Mechanisms[M]. Weinheim: Wiely-VCH, 1989: 144-145.

        猜你喜歡
        乙酸酐曼光譜陽離子
        基于ASPEN 模擬的TBPOH 硝化反應條件優(yōu)化
        云南化工(2019年9期)2019-11-11 06:54:42
        烷基胺插層蒙脫土的陽離子交換容量研究
        乙?;ǔ販y定醇酸樹脂中羥基的含量
        陽離子Gemini表面活性劑的應用研究進展
        BMSCs分化為NCs的拉曼光譜研究
        仿生陽離子多烯環(huán)化
        便攜式薄層色譜-拉曼光譜聯用儀重大專項獲批
        苯的激光拉曼光譜研究
        物理與工程(2013年1期)2013-03-11 16:03:39
        HY分子篩上苯甲醚?;磻皠恿W研究
        季銨鹽陽離子在洗衣粉中柔軟性能探討
        日本在线观看一区二区三| 午夜福利视频男同女同| 中文字幕日韩人妻在线| 一本色道久久亚洲av红楼| 久久久久久久亚洲av无码| 大肉大捧一进一出好爽视色大师| 国产最新在线视频| 中文字幕精品永久在线| 风流熟女一区二区三区| 亚洲人成网线在线播放va蜜芽| www国产无套内射com| 欧美人成在线播放网站免费| 蜜桃av噜噜噜一区二区三区| 蜜桃一区二区三区视频网址| 欧美性受xxxx狂喷水| 久久久精品免费观看国产| 青青草视频在线视频播放| 韩国一区二区三区黄色录像| 人妻精品久久久久中文字幕| 亚洲人成无码www久久久| 亚洲地区一区二区三区| 91热久久免费频精品99| 草草影院ccyy国产日本欧美| 乱色熟女综合一区二区三区| 免费一级毛片麻豆精品| 日本人妻伦理片在线观看| 精品视频在线观看日韩| 久久成人影院精品777| 国产精品原创巨作AV女教师| 厕所极品偷拍一区二区三区视频| 成熟妇女毛茸茸性视频| 日韩一区国产二区欧美三区| 日韩欧美一区二区三区中文精品| 亚洲每天色在线观看视频| 华人在线视频精品在线| 被三个男人绑着躁我好爽视频| 欧美精品一区视频| 极品视频一区二区三区在线观看| 蜜桃一区二区三区视频网址| 国语精品一区二区三区| 国产精品av在线一区二区三区|