[发明专利]一种生产四乙酰基六氮杂异伍兹烷的方法

说明书

本发明提供了一种生产四乙酰基六氮杂异伍兹烷的方法，采用六苄基六氮杂异伍兹烷粗品为原料，经过重结晶提纯除杂后分两步加氢制备四乙酰基六氮杂异伍兹烷。与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：本发明提供的四乙酰基六氮杂异伍兹烷的制造方法催化剂使用量少、生产成本低、所得产品纯度高，非常适合于工业化生产。按照本发明提供的生产方法，所得产品中四乙酰基六氮杂异伍兹烷纯度大于99.5％。

技术领域

本发明涉及一种生产四乙酰基六氮杂异伍兹烷的方法，属于精细化工技术领域。

背景技术

四乙酰基六氮杂异伍兹烷，全名2,6,8,12-四乙酰基-2,4,6,8,10,12-六氮杂异伍兹烷，英文名：2,6,8,12-tetraacetyl-2,4,6,8,10,12-hexaazaisowurtzitane(TAIW)，CASNo.:181940-38-5，是一种白色粉状固体，其分子结构式如下：

四乙酰基六氮杂异伍兹烷是用于制造新型高密度含能材料六硝基六氮杂异伍兹烷的关键原材料。六硝基六氮杂异伍兹烷(HNIW)俗称CL-20，它的最大爆速、爆压、密度等几个材料参数都优于奥克托今，同等重量能量输出比奥克托今高10-15％，是目前已知能够实际应用的能量最高、威力最强大的非核单质炸药，在先进武器装备的制造中有广泛的运用需求。CL-20的合成路线有很多，目前经过验证较为安全可行的方法就是以四乙酰基六氮杂异伍兹烷为原料经简单硝化一步来制备。因此四乙酰基六氮杂异伍兹烷的价格与产量决定了后续CL-20的使用场景，开发一种规模化低成本的四乙酰基六氮杂异伍兹烷生产方法显得非常必要。

六硝基六氮杂异伍兹烷(HNIW)的合成方法有很多，可以通过硝化以下五种原料来合成得到：四乙酰基二甲酰基六氮杂异伍兹烷(TADFIW)、四乙酰基二乙基六氮杂异伍兹烷(TADEIW)、六乙酰基六氮杂异伍兹烷(HAIW)、四乙酰基六氮杂异伍兹烷(TAIW)及四乙酰基二苄基六氮杂异伍兹烷(TADBIW)。前四种原料都需要由六苄基六氮杂异伍兹烷(HBIW)经过两次加氢才能制备，TADBIW仅需HBIW经过一次加氢就可制得。TADBIW为原料时虽然可省去第二步氢解，但是在硝化时实际上是亚硝解——硝解工艺，即TADBIW中六元环上的两个苄基是通过亚硝解脱除的，其反应过程是先由TADBIW亚硝解为四乙酰基二亚硝基六氮杂异伍兹烷(TADNSIW)，再由TADNSIW硝解为HNIW。但是以TADBIW为原料的亚硝解——硝解反应所用的硝化试剂价格昂贵，工艺较普通硝酸/硫酸的硝化工艺更为危险，而且该方法制备的HNIW产品以为含有难分离的硝化不完全的中间体，产品纯度最高只能做到95％～98％，这些难分离的杂质不仅会降低HNIW的性能，还会大大增加HNIW在后续的转晶、分离、干燥机运输途中发生不可控爆炸的危险。

现阶段HNIW制备成本居高不下，主要原因是反应两步氢解过程需要使用大量的Pd催化剂。又因为氢解过程溶剂体系复杂，Pd颗粒极易从载体脱落和发生自身团聚，从而导致催化剂失活、循环性能差。因此，探索高效、稳定、高原子利用率的工业催化剂是降低HNIW成本的重要途径之一。