一种提高制备六苄基六氮杂异伍兹烷得率的方法

本发明属于含能材料，涉及一种提高制备六苄基六氮杂异伍兹烷得率的方法。

背景技术：

1、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。

2、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。

3、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。

4、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

1、本发明的目的在于提供一种提高制备hbiw得率的方法。

2、为达到上述目的，本发明的技术方案是：利用釜式连续搅拌反应器合成hbiw的方法。

3、本发明所述的合成方法包括以下具体步骤：

4、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℃。

5、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。

6、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。

7、本发明与现有技术相比，显著优点是：本发明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。

技术特征：

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：

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、有机溶剂同时通过注射泵送入第一连续搅拌釜式反应器，反应时间为0.5-1.5小时。

6.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，第一连续搅拌釜式反应器中的反应温度控制在10-30℃。

7.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(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。

8.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(2)中，酸的添加量与苄胺的摩尔量的比为0.03:1-0.1:1。

9.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(2)中，将酸和步骤(1)反应后溶液同时送入第二连续搅拌釜式反应器中，反应时间为0.5-2h。

10.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(2)中，第二连续搅拌釜式反应器中的反应温度控制在10-30℃。

技术总结
本发明公开了一种采用连续搅拌釜式反应器(CSTR)制备六苄基六氮杂异伍兹烷(HBIW)的方法，该方法能够提高HBIW的得率，显著缩短反应时间。本发明首先将乙腈和水的混合溶液、苄胺和乙二醛同时通过注射泵送入CSTR‑1进行混合反应，反应40min后，将反应后溶液通过蠕动泵送入CSTR‑2，同时将甲酸通过注射泵送入CSTR‑2，混合反应40min,即可得到产物HBIW，该过程使得制备HBIW的得率提高到了87.56％。本发明采CSTR具有高传质和高传热的基本特征，以及强比表面积和更高的安全性，反应过程物料高度混合，更加高效环保。同时该方法具有反应工艺简单、易于大规模连续生产、收率高等优点。

技术研发人员：林秋汉,朱咪咪,张立南,马慧朝,陆明
受保护的技术使用者：南京理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15