剧烈的化学反应

FOX-7的介绍以及水开环法合成

F0X-7由1998年首次被报道。

为一很有前景的高能顿感材料。

生成热为-134.4kJ/mol（RDX-70.8kJ/mol）

理论爆速爆压（Keshavarz方法）8973m/s36.4Gpa（1.885）RDX8723m/s35.2Gpa（1.816）

（kamlet经验方法）9000m/s35.9Gpa（1.885）RDX8854m/s34.96Gpa（1.816）

理论铅柱扩张540ml

理论爆温（卡斯特方法）4491K

爆热（盖斯定律）6225KJ/KG（经验算法）6082KJ/KG

理论做功能力2019.19KJ/KG（同比RDX1830KJ/KG）

但FOX-7的亮点不在于他的爆轰性能，而是在于他的感度。

FOX-7的感度远远低于RDX,在某些方面甚至比TNT还要顿感。

FOX-7的撞击感度（BAM2kg落锤）为126cm（RDX35cm）

摩擦感度（JP摆）＞350N（RDX120N）

与常用粘结剂均有良好的相容性。

FOX-7的合成路线主要有三条。

1,

以2-甲基咪哇为原料，硝化得2-二硝基亚甲基-4,5-咪哇烷二酮

后用不同方法开环制得。

开环方法包括氨水开环，无机强酸开环，水开环等等。

但是除水开环外，其他开环方法产率均较低而且副产物较多。

需要使用昂贵的TFA来进行提纯

水开环法产率最高（35%）且不需用TFA洗涤。

2,

以2-甲氧基-2-甲基-4,5-咪畔二酮为原料•，经硝化得到2-二硝基亚甲基-4,5-咪哇烷二酮再经

开环制得到。

该方法产率低，工艺复杂。实用性不高。

3,

以2-甲基-4,6-喀咤二酮为原料，硝化得到2-二硝基亚甲基-5,5-二硝基-211邛密喔-4,6-二酮,

在水解制得。

该方法产率较高（80%）纯度较好，已实现工业化生产。

为最具有前途的方法。

但2-甲基4,6邛密啜二酮的前体盐酸乙豚的制取确有些困难。。

本次试验采用第一种方法，以2-甲基咪哗为原料，水为开环试剂，通过一系列反应来制取

fbx-7o

详细机理如下

2-甲基咪哇硝化首先生成2-甲基-4-二氢-5-咪哇啾酮。

2一甲基-4-二氢-5-咪哇啾酮进一步硝化得到2-二硝基亚甲基45-咪哇烷二酮（具有酰胺的结

构）。

酰胺很容易水解了。

开环后产物就是fox-7。

因为不同中间体的生成

反应在不同阶段呈现出不同的颜色

大致为

无色一＞黄色一＞黑色一＞紫色一〉红棕色一〉橙黄色

以下为实验部分

1,快速称取13.6g2-甲基咪哇

2,搅拌冰水浴下缓慢将2-甲基咪畔加入160ml98%浓硫酸，控温20度以下

这里需要注意的是，2-甲基咪哇是吸湿的，暴露在空气中太久会粘在烧杯壁上。

我把他放在右边的干燥器里了。

3,加完后略浑浊，稍微搅拌下澄清后进行下一步。

2,量取32ml发烟硝酸，搅拌下缓慢滴入。控温20度以下。

lOmin后黄色加深

45后进入黑色阶段

Ih后进入紫色阶段（紫色和黑色差不多，这两个的时间我主观判断的）

Ih25min后进入红棕色阶段

lh35min后烟硝快加完了，产物接近橙黄色

lh50min后烟硝滴加完毕，产物完全变成了橙黄色。

缓慢滴加200ml水开环。控温20度左右。

（这一步放热和硝化时放热差不多，我就是在这一步被坑，3ml水一下进去温度直接飙到35）

完

3,4-二氨基吠咱的合成

吠咱类含能材料的重要前体化合物。

以乙二醛为原料的方法主要三种。

1,一步法乙二醛——>DAF产率43%

2,两步法乙二醛——>DAG——>DAF产率11%

3,三步法乙二醛——>乙二月亏——>DAG——>DAF产率39%(需要高压)

试剂：

盐酸羟胺(工业级)；氢氧化钠(AR)；乙二醛(AR)；尿素(AR)

仪器：

标口1L三口烧瓶；恒压滴液漏斗；蛇形回流冷凝管，控温电热套；368循环水

泵；JJ-1电动搅拌机；

112.6g氢氧化钠，与136ml水配置成溶液备用

177.06g盐酸羟胺

140.09g尿素

50ml乙二醛

先加乙二醛，再加盐酸羟胺与尿素，最后加入170ml水

搅拌下缓慢滴加刚才配置的氢氧化钠溶液，30min滴完。毕后温度升高到31度。

滴加完毕，升温到95度，之后关闭加热，温度自然上升到108度。

恒温在到102-108度，回流反应15H

（线好乱。。别介意，有空研究下怎么走线看起来有美感）

第二天中午。

这是已经回流了14h0

（冷凝管里的是氯化钱。运气不错，没被堵住，一根用到底）

15h后。将反应液倒入IL烧杯，冷却至0度，有黄色针晶析出。

过滤

干燥，得到淡黄针状粗品13.3g。产率37%（文献43%,低了一点儿。）

咪映类含能材料简介：

从最初的硝酸酯

到后来的硝胺类，硝基类。

再到现在ATN都差不多普及。

进步是显而易见的。我们已经从原本只有19世纪的水平进化到现在有了20世纪

中期的水平。。

现在介绍一类新型的材料，咪喋类。

咪哇类含能材料主要分两种。

1,硝基取代

2,叠氮取代

先来说说硝基取代的一类。

主要是通过引入C-NO2与N-NO2来提高化合物的能量。

对其研究主要集中在上世纪90年代中期，也就是1995年左右。

首先是1,4-二硝基咪唾

通过三种途径来制备：

1,硝化2-硝基咪唾

2,硝化4-硝基咪唾

3,直接硝化咪唾

国内研究的较多的是先硝化咪唾得到4-硝基咪唾，在硝化4-硝基咪唾的到1,4-

二石肖基咪唾

该物的热稳定性较差，主要用来做合成的中间体。

其次是2,4-二硝基咪唾

通过两种途径来制备：

1，直接硝化2-硝基咪理

2,1,4-二硝基咪期热重排

其中，第一种方法的产率低，纯度差，已基本无人研究，近年研究以第二种方法

为主。

2,4-二硝基咪哇的性能十分优良。各项性能基本与RDX持平，略弱于HMX。

但是其确十分的顿感，各项感度均要好于RDX,有些方面甚至好于公认的顿感炸

药TNT。

已被列为TATB的代替品。前景广泛。

2,4-二硝基咪哇有较强的酸性，可与许多碱成盐。

现已制得

HDNI（与水合胧成盐）

GDNI（与硝酸胭成盐）

GUDNI（与豚基胭成盐）

TAGDNI（与三氨基胭成盐）

其中TAGDNI具有高生成焰（生成焰会影响爆速），比较高的密度（1.75）,接

近9000的爆速以及较低的感度。性能优于5-ATNo

第三个是4,5-二硝基咪睫

通过以下三种方法制得

1，直接硝化2-硝基咪唾

2,直接硝化4-硝基咪哇

3,直接硝化咪唾

同时，该物可与氨成盐。消除酸性。

其主要在火箭推进剂方面。

第四个是1-甲基-2,4,5-三硝基咪哇

该物自2001年问世以来，受到各方面重视。

主要由以下三种方法合成

1,2,4-二硝基咪哇先硝化在制成钾盐在甲基化

2,4-硝基咪晚经硝化，热重排，以及甲基化

3,咪理碘化，甲基化，硝化

该物的爆轰性能接近RDX,优于TATB；撞击

感度接近B炸药，摩擦感度与TNT相当，是•种新型不敏感高能单质炸药。

最后是2,4,5-三硝基咪唾

此物由两种方法制得

1,,通过以咪唾为原料，先碘化，后硝化的方法制得。

2,硝化2,4-二硝基咪咏制得

该物可与碱成盐

现已制得

GTNI（与硝酸胭成盐）

TAGTNI（与三氨基胭成盐）

GUTNI（与豚基胭成盐）

其中TAGTNI的爆速9500+,爆压39Gpa+顿感。

但是密度很低，只有1.64了

第二大类，叠氮咪陛。

叠氮咪唾的研究比较少。文献上也没有给出具体的合成方法。

我估摸着肯定是拿氨基咪唾重氮化。

有老外在2002年合成了2-叠氮咪唾的硝酸盐和高氯酸盐

4-硝基咪哇的合成

4-硝基咪哇（4-NI）,是合成抗菌抗原虫菌药罗硝唾的重要中间体，是医药领域合成一类

消炎药的重要中间体。在军工领域的含能材料中4-硝基咪哇是合成1,4-二硝基咪哇的

重要中间体。

试剂：咪哇（工业级），浓硫酸（98%,AR）,发烟硝酸（295%,AR）,氨水（25%-28%,

AR）

仪器：WRX-4熔点仪（上海易测），JJ-1搅拌器，一套抽滤装置，有机合成基本化玻制品

1,硫酸咪唾盐的制备

称取0.2mol的咪喋

称取25ml左右的浓硫酸，并加入有那个在冰水浴中的三口烧瓶

搅拌下将咪哇缓慢的加入浓硫酸中，控制温度不要超过20度。

刚开始放热剧烈，有大量白烟生成，后逐渐减缓。

40min左右加完。

2,硝硫混酸的制备

在锥形瓶中加入25ml浓硫酸。

用分液漏斗缓慢加入15ml发烟硝酸，控制温度在40度以下。

3,4-NI的合成

将装有硫酸咪哇盐的三口烧瓶加热到45度。搅拌下缓慢滴加刚才制的混酸。

控制温度在45-55度之间。

继续滴加。有少量的红棕色N02产生。

1.5h后滴加完毕。

恒温在45-55度之间搅拌反应lh。

Ih过后，溶液偏黄。将其倒入冰水中

加氨水调PH到3-4.

然后静置半个小时后过滤

抽滤

未干燥的产物。

2,4,6-三硝基甲苯的合成

三硝基甲苯，英文缩写为TNT,-•般指2,4,6-三硝基甲苯。该物质于1863年由TJ・威尔伯兰

德在一次失败的实验中发明，但在此后的很多年里一直被认为是由诺贝尔所发明，造成了很

大的误解。2,4,6-三硝基甲苯是一种具有较大威力但十分安全的炸药,其撞击感度为14.7N-m。

TNT在20世纪初逐渐取代了苦味酸，用于炮弹装药。在第二次世界大战结束前，TNT一直

是综合性能最好的炸药，被称为“炸药之王

TNT味苦，有毒，为淡黄色晶体，暴露在空气中且有日照时颜色会逐渐变深而变质，但少

量变质并不影响爆炸。TNT在非密闭情况下遇火只会燃烧、冒浓烟，不会爆炸。熔铸成块

的TNT抗水性强，可直接用于水下爆破，鳞片状的TNT则要注意防水。

本文将介绍实验室合成2,4,6-三硝基甲苯(TNT)的方法。

一、准备试剂：硫酸(98%)、发烟硝酸色95%)、甲苯。

二、打开瓶250mL装的发烟硝酸，将其全部倒入500mL的烧杯中。

三、量取75mL甲苯，装入分液漏斗。

四、在剧烈搅拌下向发烟硝酸中缓慢滴入甲苯，水浴控制反应液温度不超过50℃,如温控

得当，75mL甲苯约在l-2h内加完。

五、加完甲苯之后，水浴下将硝化液升温到60C并保温一小时。

六、将硝化液倒入盛有大量冷水的1000mL烧杯中，可见大量二硝基甲苯(DNT)析出。

七、倒去上层废酸,再加入开水使其熔融，搅拌清洗5分钟，倒去上层废液。

A，将留在烧杯底部的二硝基甲苯(DNT)直接加热熔融并保持•段时间以蒸干水分。

九、用100mL烧杯粗略量取100mL浓硫酸，缓慢加入熔融的二硝基甲苯(DNT)中。

十、再开一瓶250mL装的发烟硝酸，倒入500mL烧杯中，然后加入浓硫酸至500mL刻度

线处，搅拌均匀。

十一、将配好的混酸加入溶有二硝基甲苯(DNT)的浓硫酸中，加热烧杯中的硝化液至105℃

-115C,并保温5-7小时。

十二、当硝化液温度升高，硝酸蒸气和二氧化氮会剧烈地冒出，此时应将一盛有冰水混合物

的碗放在烧杯口作为简易回流装置以回收硝酸并防止空气污染。

十三、5-7小时后，将硝化液倒入大量冷水中，即析出TNT晶体。过滤，将TNT置于烧杯

中，加入沸水熔化TNT,剧烈搅拌洗涤后倒去上层废液，这样反复数次，洗到上层废液pH

值为6.5左右。

十四、配制一些0.2mol/L的亚硫酸钠溶液（我的亚硫酸钠不纯，有黄色杂质），将适量溶液

倒入洗涤后的TNT中，加热到TNT熔融，剧烈搅拌洗涤TNT,此时上层废液变成深红色。

十五、倒去上层深红色废液，再用第十三步的方法洗涤TNT数次，即可得到呈纯净淡黄色

的高纯TNT,将其转移到250mL的烧杯中。

十六、向TNT中加入少量水，并在锅里水浴加热使其熔融，然后向里面加入微量硫酸，再

剧烈搅拌，然后停止水浴加热，待TNT凝固后到去上层废液。这步是为了使TNT略带酸性,

便于保存（上一步使TNT带有碱性，而TNT遇碱变质）。

十七、将不含水的TNT水浴加热熔融，浇入模具，制成柱状，保存备用。

十八、称得产物质量为101.60克，理论产量为160.11克，产率为63.46%。

2,4,6,8-四氮杂双环-3,7辛二酮的合成

.•>/-——1-

一、刖S

甘服，系统命名2,4,6,8-四氮杂双环-3,7辛二酮。是一种长效化肥和织物,

纸张防湿剂。甘胭的衍生物很多，达上百种，其硝基化合物可作高能炸药，其典

型代表为二硝基甘胭、四硝基甘胭以及其水解产物四硝胺基乙烷。

二、合成路线&反应原理

甘胭合成由乙二醛与尿素经过加成、缩合形成甘胭。第一步1分子乙二醛与1

分子的尿素加成，生成中间体4,5-二羟基咪唾烷酮，第二步再与1分子尿素缩

合，环化成甘胭。

甘屏合成分两步进行（见前），而两步反应中，反应速比不同.第一步生成中国体

二羟基味唾烧E,反应速度快.第二步环化生成甘R.反应邃度慢.是决定•个反应的关.

步.它是限性催化反应.是厘于正磁原于机理反应.14反应历程可能是

/NH—CH—OU/NH—CH・

O«Cj♦!!♦--------O=C[*HtO

^NH—CH—OH^NH—CH—OH

O

/NH—CH*/NH»

o-c1+c=o

^NH—CH—OH

o

UJ

NH—CH—NH—C-NH,/NH—CH—NH、

/I

o=cO=»CjC=O♦H>O

^NH—CH—OH、NH-CH—NH，

因此适当笈加发*子液度，即增加整用fit,有利于反囱.有利于提高甘鼻收率.这在我们讦

究环状碇枝化合物中也得到过美似结果在甘摩合成中.酸用量由0.1ml也加到2ml.

收率招应地由58.4%增加SJ88.7%.继陕也加破爱用？！•反应体系帖度增加.分子国检总

3心但R，缸03…roE..az-—^»>虹h-E■一।u，d0_c_'

三、实验部分

3.1实验仪器

量筒100ml、50ml、三角烧杯250ml、标准口四口烧瓶500ml(24#X4)、恒压滴液

漏斗250ml、空心玻璃塞、四氟聚乙烯塞、蛇形冷凝管250mm(24*2)

抽滤一套、铁架台、烧瓶夹、电子天平(500g0.lg),JJT电动搅拌器(60W)

烧杯500、250ml

3.2实验试剂

乙二醛(40%aq.)AR分析纯、无水乙醇(299.7%)AR分析纯、浓硫酸(298%)

AR分析纯、W(299.0)AR分析纯

3.3实验步骤

1、称取36g尿素。

2、量取40ml水加入尿素中，溶解。

3、用浓硫酸调节pH至1.0-2.0

4、加入装有机械搅拌器、恒压滴液漏斗和回流冷凝管的四口烧瓶中，烧瓶置于

恒温水浴锅中

5、开启水浴锅，设定温度为75℃。

锈钢水浴锅Q

电压220V50Hz

功率■■yv

，月

机需可筛厂

6、称取29.02g乙二醛(aq.40%)加入恒压滴液漏斗中

7、达到预定温度，打开恒压滴液漏斗的活塞，控制其滴加速度。在5min左右

滴加完毕

9、拆除装置，将反应液倾入三角烧杯中。抽滤，并用水、乙醇、稀氢氧化钠水

溶液洗涤。干燥，得到产物。

1,4二（甲酰基）-2,3,5,6四羟基哌嗪（DFTHP）的合成

、，.—.

一、刖S

DFTHP（1,4二甲酰基-2,3,5,6四羟基哌嗪）是合成TEX的前体化合物，其

合成由乙二醛与甲酰胺在碱的催化下缩合而得到。TEX是一种新型的高能含能材

料，具有顿感、高能量、高密度的优点，其综合性能超越RDX,甚至是HMX。

二、合成路线

反应机理为：第一步甲酰胺作为亲核试剂对醛中的锻基的亲核加成，第二步生成

的仲胺再进攻醛中默基而成环，由于DFTHP母体环上的两个甲酰基在硝解时较难

脱除，如代以易脱除的乙酰基、丙酰基等则有利于哌嗪含能衍生物的合成

我钟：“如沙必，少巧同中转疗纱”2

立"钝C”5"2%J"N

优/“4：7。"2?"3讣叫

三、实验部分

3.1实验仪器

锥形瓶250ml300ml、量筒100ml、50ml、三角烧杯250ml、标准口三口烧瓶250

ml(24#X3)、恒压滴液漏斗250ml、空心玻璃塞、四氟聚乙烯塞、温度计0T00C

抽滤一套、铁架台、烧瓶夹、电子天平(500g0.1g)、JJ-1电动搅拌器(60W)

3.2实验试剂

乙二醛(40%aq.)AR分析纯、甲酰胺(299.3T00.2%)AR分析纯、氢氧化钠

(296%)AR分析纯、无水乙醇(299.7%)AR分析纯

3.3实验步骤

1、用锥形瓶量取100g乙二醛(约87.7ml),放入冰箱冷冻1小时

2、称取25gNaOH,加入锥形瓶中。倒入100ml水配成溶液，并冷却至室温。

3、用量筒量取10mlNaOH(5mol/Laq.)

4、将烧瓶放入冰浴中，安装好四氟塞，电动搅拌器。

5、将预冷的乙二醛倒入三口烧瓶中，并打开电动搅拌器搅拌。

6、慢慢加入NaOH溶液至乙二醛中。加完后冷却至10C

7、在三口烧瓶上加装恒压滴液漏斗，量取31g甲酰胺加入漏斗，在20-30min

内滴入完毕。

9、当反应温度达到37℃左右时，重复冷却，控制反应温度在45c以下。

10、搅拌一段时间后出现白色沉淀，继续反应，到lh左右时可撤去装置。

11、将反应液倒入250ml三角烧杯中

12、抽滤。滤饼依次用水、乙醇洗一遍，最后再用乙醇洗涤一遍，抽干。

13、滤液不要倒掉，放在烧杯中，过段时间又会析出晶体

14、产物自然晾干

15、产物干燥完毕。

16、理论产量70.864g,实际产量54.7g。产率77.19%

17、产物精制稀盐酸煮

叠氮化银的制备

叠氮化银，白色粉末，熔点252C,沸点297C,不溶于冷水和碱，难溶于沸水，微溶于氨

水，溶于稀硝酸等。对热或撞击敏感。

准备试剂：银、稀硝酸、叠氮钠。

称取3.3克银于烧杯中。

加入适量稀硝酸，加热，如银无法全部溶解可补加硝酸。

加热…

银完全溶解后，再持续煮沸溶液数分钟，以除去过量的硝酸，防止后续步骤中生成剧毒的叠

氮化氢气体。

我直接蒸成硝酸银固体了。。然后加适量蒸储水溶解，过滤，加水稀释至20亳升左右，便得

到了澄清的硝酸银溶液。

称取2克叠氮钠，用适量蒸储水溶解。P.S.这玩意儿剧毒，不要撒到外面，不要接触皮肤。。

将叠氮化钠溶液置于磁搅上凉拌，并滴入硝酸银溶液，可以看到产生了大量白色沉淀。（搅

拌子上没洗干净的PA导致溶液变黄…请无视，反正没影响）

倾析溶液，再加水洗涤，反复数次。

抽滤…

得产物。

产量4.0克（已去皮），产率87.273%o

一般对于能材，需要研究的有以下几个方面：

1、密度：指单位体积内所含物质的质量。若次体积为能材的真实体积，则计算

出的密度为“晶体密度”，若为容器体积，则为“压药密度”。能材的密度与各

项性能均有密切关系，是最重要的指标之一。

2、生成焰：生成焙是计算能材各项参数的基础数据。

3、爆热：单位质量的能材爆炸时放出的热量称为爆热。用Qv表示，单位是kJ/

mol或者kj/kgo

4、爆温：指爆炸时放出的能量将产物加热到的最高温度。

5、爆速：指爆轰波在能材中的稳定传播速度，是爆轰性能的重要参数。

6、爆压：爆压是爆炸时爆轰波在阵面的压力，也称C-J压力。

7、做功能力和猛度：爆炸时生成的高温高压产物对外界做功，做功能力是指爆

炸时对周围介质产生的各种爆炸作用总和。

8、安定性：指一定条件下，能材保持其物理、化学、爆炸性质不变的能力。主

要研究的是热安定性。

9、感度：感度是指能材对外界刺激的敏感程度，即在受到外界刺激发生爆燃的

难易程度。分为热感度、撞击感度、摩擦感度、冲击波感度、激光感度、静电火

花感度等。

能材又可分为传统能材和新型能材。传统猛HX炸HX药有以TNT为代表的芳环硝

基化合物类，以RDX和HMX为代表的氮杂环硝胺类，以NC、PETN为代表的硝酸

酯类等。当代能材学对传统能材的研究主要是对生产工艺的改进和以他们为主要

成分的混合炸HX药的研究。新型能材是近年来形成的新概念，尚无明确定义，

一般要求密度大于2.0g/cm3,爆速大于9000m/s,爆压大于40GPa,安定性和感

度接近甚至优于TATB（三硝基苯三胺，真正意义上的顿感炸药），但是实际中

达到这些条件相当苛刻，通常把能量密度和感度显著优于现行能材的材料都称为

新型能材（HEDM）o新型能材分五大类，以FOX-7,ADN为代表的无环化合物，

以TNAZ,CL-20,0NC为代表的张力环和笼状化合物，以LLMT05,NT0为代表的

氮杂环化合物（包括嗪类，唾类，吠咱类等），以N8为代表的氮簇和氧簇分子,

和以金属氢为代表的激发态材料。

其中前三类是近期研究的重点，它们是传统能材的延续，目前一开发的有CL-20

和ADN。氮簇和氧簇分子是长期开发的重点，这类材料能量极高，但稳定性稍差,

合成工艺难。亚稳态材料，金属氢，核异构体，反物质等超级能材，开发前景十

分诱人，但以目前的水平是可望不可求的。

文中提到的某些英文代号的结构和名称:

H

H—

2e

\N//

川2t

、N/

I：!

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-13,5-三锹环2炫

DX).jj

CAIOMOI

030肌一C—MoN0>

choN。］

十海磷可硝磷碱（西2

最后-一个是CL-20

黑索今，或译海扫更，是英文Hexogeon的译称，化学名环三亚甲基三硝胺，缩

写RDX,一种军用高能炸药。威力和感度都比TNT、苦味酸和特屈儿大，被子

弹、碎片击中时会起爆。

黑索今又名为旋风炸药，化学式（CH2NN02）3,无色晶体，密度1.816g/cm3。原

设想用于医药，后来因为威力巨大（比硝化甘油强，是TNT的158%）,被发展

作炸药用途。爆速在密度为1.7g/cm达8350m/s,而且起爆容易，是综合性极佳

的炸药。止匕外，还用作毒鼠药。1899年德国在发表的专利中首次叙述制造黑索

今，当时并没有提出作为炸药而是推荐作为医用药物，后来的发表的专利中提出

了用于制造无烟发射药

硝化环六亚甲基四胺（乌洛托品）是在硝化器内用硝酸来实现的。反应温度应在

20摄氏度。硝酸需要用很多，一份硝化环六亚甲基四胺（乌洛托品）需要12.1

8份硝酸（按重量计）。将硝化器内的混合物移入稀释器中，放入大量的水，一

边完全析出溶于过剩硝酸中的黑索今。将弱硝酸和悬浮其中黑索今用真空漏斗分

离并用少量的水洗涤，用真空器去水后，将黑索今连同真空漏斗水洗。将黑索今

放进有搅拌器的槽中，用冷水和热水反复洗去上面的酸。热洗后，仍在原槽中加

入钝化剂及染料进行黑索今的钝化。洗好黑索今在真空漏斗上去水，烘干硝化法

实验室制法

直接硝化法

准备160ml98%硝酸，20g乌洛托品

将硝酸冷却到10摄氏度，缓慢加入乌洛托品，每次加入2g,直至加完。注：此

时务必冰水浴，反应液的温度不能超过20摄氏度，如超过，马上倒入冷水中，

防止冒料。加完料后，硝化10分钟，倒入大量冷水中（400ml）过滤，常温干燥,

得到RDXO

乙酸酎合成法

准备硝酸钱3g,多聚甲醛1.2g,乙酸酊6ml

向乙酸酎中加入硝酸钱，等到全部溶解时加入多聚甲醛，水浴加热60摄氏度一

-65摄氏度，30分钟后，倒入水中洗涤，得到白色沉淀，过滤，干燥，得到黑

索今。

,爆炸反应方程式为：

C3H606N6-3N2t\+3H20t\+3COt

分子式（CH2NNO2）3,化学名环三亚甲基三硝胺。白色粉末，经钝化处理的因加

有染料而有其它颜色，加有石墨的为灰色。工业品熔点为201℃；密度（晶体）

1.816g/cm3o不溶于水，溶于丙酮。

RDX威力强大，爆速8620〜8670m/s（P=1.769g/cm3）,作功能力158%,猛度1

50%o感度较高，撞击感度36%±8%（2kg锤25cm落高）或7.5N•m,静电感度：

着火电压14950V（电容0.3

□F）。黑索今的毒性远小于TNT,但仍有毒，可以用作安全的杀鼠药。目前无

特效解毒剂。

RDX是当今最重要的炸药，因其综合性能优良，在许多地方，尤其是导弹中得到

广泛应用。其用量仅次于TNT。

一、伍尔维次法：赫尔在1925年（Hale,J.Am.Chem.Soc.,47：2754,1925.）

曾发表这种制法。在伍尔维次法中所使用的原料为硝酸（100%）及六甲基四胺,

而六甲基四胺则是由氨和甲醛作用制得：硝酸的用量为六甲基四胺的11倍，反

应温度控制在30℃以下，其反应为六甲基四胺经硝酸的硝解（nitrolysis）作

用后，生成RDX、NH3及甲醛。伍尔维次制程中，加入大量硝酸的目的是为了将

甲醛氧化，因为甲醛的存在将使反应富危险性（反应液中可加入过镒酸钾，以避

免反应过分激烈）。具体制法：准备一盆5℃以下的冷却水，放于工作台上。向

1000mL锥瓶中加入500mL浓硝酸，插入温度计。手握瓶颈部，把锥瓶下部置水

中摇振，使硝酸降温至15℃以下。将70克经仔细粉碎的乌洛托品以一次1克左

右的速度加入硝酸中。控制好加料速度和冷却效果，保持反应温度不超过20℃。

如果超过25℃,应立刻将反应液倒入冷却水中，否则会失控冒料。当加入约1/

3的乌洛托品后，可以适当加快加料速度，但须保持温度不超过20C。当加完乌

洛托品后继续摇振5分钟，然后提取几毫升反应液，放于大烧杯中，用滴管向烧

杯中加入大致与提取的反应液量相当的水。可看到冒红烟（如果没冒泡和红烟，

应微火烤一下烧杯底，让液体冒红烟）。把烧杯放入冷却浴中，同时向杯中加入

反应液和等量的水。适当搅拌，加的速度尽量慢-•些，以便反应热导出。加料过

程中应有大量红烟冒出，且反应液温度升高。此时应放慢加料速度并适当搅拌。

注意温度勿超过80℃。加完水和反应液后待烧杯冷却至50C以下，用细棉布过

滤，滤渣即为RDX。水洗多次，将洗好的RDX加入沸水中煮十几分钟。冷却过滤

出RDX,晾干即得成品。当每次产量小于250克时可以省去氧化结晶工序（向当

初的反应液中加入大量的水后过滤）。氧化结晶的目的在于去除有机杂质和安定

废酸。废酸能用于制硝酸服。由本法所得的RDX,其熔点约200c而且含有约2%

的HMX。伍尔维次法可获得68%的产率。

二、兹贝雷一奚斯勒一罗斯法：德国的兹贝雷（Crater,P1632inInd.Eng.

Chem.,40：1627,1948.）及加拿大的奚斯勒及罗斯（SchiesslerandRoss,U.S.

pat.2,434,230,1948（C.A.,42：2292,1948）.）发现一种60%产率（根据甲醛）

的RDX制法，此法所得RDX含有较多HMX。在此法中，将甲醛及硝酸镀加入乙酸

酎中，反应温度控制在70℃。反应方程式为3cH20+3NH4N03+6AC20f(CH2NN0

2)3+12H0Ac由于此法须用大量乙酸酎及较低收率，故此合成法亦不理想。

三、巴克曼法：巴克曼法是将伍尔维次法和兹贝雷一奚斯勒一罗斯法合并而成，

因此巴克曼将此法称为组合法。此法所用原料为六甲基四胺、硝酸钱、硝酸及乙

酸酎。组合法的反应方程式为：C6H12N4+2NH4N03+4HN03+6Ac20-2(CH2NN02)3

+12H0AC巴克曼制程是：首先制备硝酸钱溶于醋酸的溶液及硝酸镀溶于硝酸以

及乙酸酎的溶液。将两份溶液注入反应槽内，温度控制于65〜72℃之间。另一

种方法是先将六甲基四胺制成二硝酸盐，再以此为原料进行硝化。巴克曼法的产

率约为80%,其所得RDX熔点约190℃,其中含有约10%的HMX。由于巴克曼法

的醋酸酎及硝酸的用量较少，且此法的产率较高，因此使RDX的成本降低。

1,4-二硝基咪哇(1,4-DNI)是合成抗菌抗原虫菌素罗硝哇、含能材料2,4-二硝基咪哇、2,4,5-

三硝基咪哇的重要中间体。

实验

试剂：乙酸酎(AR)浓硫酸(AR)硝酸核(AR)二氯乙烷(AR)甲醇(AR)4-硝基咪哇

(自制)

仪器：有机合成基本玻璃仪器，JJ-1电动搅拌机，控温电热套，循环水泵，X4显微熔点仪

11.3g的自制纯4-硝基咪喋(重结晶精制后的)

50ml乙酸酎

冰水浴下将4-硝基咪哇加入50ml乙酸酎。

然后在加入20ml乙酸酢。

量取8ml浓硫酸

缓慢加入烧瓶中，控制温度在20度以下。

放热剧烈（1ml能让温度上升11度）

加完后固体全部溶解。

升温至35度左右。

加上回流装置，35度左右反应一小时。

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硝酸核

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