硝酸法制备六硝基六氮杂异伍兹烷
六硝基六氮杂异伍兹烷
六硝基六氮杂异伍兹烷维基百科，自由的百科全书跳转到：导航, 搜索六硝基六氮杂异伍兹烷2,4,6,8,10,12-hexanitro-2,4,6,8,10,12-hexaazatetracyclo[5.5.0.05,9.03,11]dodecane2,4,6,8,10,12-六硝基-2,4,6,8,10,12-六氮杂四环[5.5.0.05,9.03,11]十二烷IUPAC名称化学式C6H6N12O12摩尔质量438.187 g/mol 外观白色结晶SMIL ES C12N(C4C(N1[N+](=O)[O-])N(C3C(N(C2N3[N+](=O)[O-])[N+](=O)[O-])N4[N+](=O)[O-] )[N+](=O)[O-])[N+](=O)[O-]2,4,6,8,10,12-六硝基-2,4,6,8,10,12-六氮杂异伍兹烷，简称六硝基六氮杂异伍兹烷、HNIW，俗称CL-20，是具有笼型多环硝胺结构的一个高能量密度化合物，分子式为C6H6N12O12，为白色结晶。
它由美国的尼尔森（Nielson）博士于1987年首先制得，主要用作推进剂的组分。
[1]HNIW的氧平衡为-10.95%，最大爆速、爆压、密度等几个材料参数都优于HMX，能量输出比HMX高10-15%，自首次合成便引起了广泛关注。
它在常温常压下有四种晶型：α-、β-、γ-及ε-晶型，其中以ε-晶型的结晶密度最大，最为实用。
HNIW有两个缺点限制了其应用：1.生产成本昂贵，为工业化造成了阻碍。
可通过改进或创造出新的合成路线来解决。
2.感度较高，安全性不佳。
可通过改善结晶方式、结构及包覆钝感改善。
虽然HNIW目前没有应用于武器中，但对HNIW的性能测试、合成路线及生产的研究已初现端倪。
现在合成方法大多沿用尼尔森首次合成的线路：用苄胺与乙二醛缩合生成六苄基六氮杂异伍兹烷（HBIW），脱苄生成乙酰基或其他前体官能团取代物，接着硝解得到α-及γ-晶型，最后转晶为ε-CL-20。
硝酸法制备六硝基六氮杂异伍兹烷
摘要
六硝基六氮杂异伍兹烷是一种新的笼型多硝胺 化合物， 由于其能量密度高， 感度适中， 在炸药、 推进 剂等领域有广阔使用前景
［#］
一般实验方法： 在安装有回流冷凝器、 温度计、 搅拌器的三颈圆底烧瓶中加入计量的一定浓度硝 酸， 在水浴冷却下将称量好的 ’%,8 在保持良好搅 拌下逐份加入， 加料温度保持在 #> 7 "$I ， 原料逐 渐全溶， 加料结束后， 用热水浴迅速升到目标温度 （误差 J #K） 并维持在此温度保持一定时间。随着反 应的进行，反应液逐渐析出固体产物， 用 ’:& 监控 反应 进 程， 待 反 应 完 全 后， 将反应混合物降温到 在搅拌下倒入冰水中稀释、 过滤， 经蒸馏 #$I 左右， 水洗至中性后， 在 4$I 左右真空干燥， 计算粗品 ! ; 9+,8 产率。 表 # 0 # 给出了每克 ’%,8 都用 #$L/ 546 硝酸， 不同反应时间对反应完全程度和对产品收率的影 响。 表 #0#
六硝基六氮杂异伍兹烷制取
六硝基六氮杂异伍兹烷制取1. 前言嘿，朋友们，今天咱们来聊聊一个听起来有点复杂，但其实挺有趣的化合物——六硝基六氮杂异伍兹烷。
这个名字是不是让你觉得脑袋都有点大？别担心，我们会慢慢来，把这位“化学明星”的背景故事、制备过程以及一些小窍门都给大家捋顺了。
咱们就像是在一起喝茶聊天，轻松点，别太紧张。
2. 六硝基六氮杂异伍兹烷简介2.1 什么是六硝基六氮杂异伍兹烷？首先，这个六硝基六氮杂异伍兹烷可不是一个你能在街头随便遇到的小角色。
它是一种含氮化合物，常用于军事和工业领域，主要是因为它的能量释放和爆炸特性。
想想看，这就像一颗小小的“火药蛋”，潜藏在平静的外表下，随时可能引发一场化学反应的盛宴。
2.2 它有什么用？那么，六硝基六氮杂异伍兹烷有什么用呢？其实，它被广泛应用于炸药制造、火箭推进剂等高能物质的研发。
可以说，它的价值可不一般，简直是化学界的“香饽饽”。
不过，掌握了它的制取方法可不是一件简单的事儿，这就像烘焙蛋糕，配方得对，温度得掌握好，才能做出美味的成品。
3. 制取过程3.1 原料准备话说回来，咱们得先准备一些原料。
一般来说，要制备六硝基六氮杂异伍兹烷，你得有氮气、硝酸和一些基础的有机化合物。
看着这些材料，可能你会想：“这玩意儿听起来挺复杂的。
”其实，不就是把这些东西按一定的比例混合在一起嘛，简单吧？3.2 制备步骤接下来，咱们就开始“动手”了。
首先，把氮气和硝酸按照一定比例混合，接着在控制好的温度下进行反应。
这个过程就像是给化学“调酒”，得慢慢搅拌，别急。
反应的过程中，可能会产生一些气体，别慌，做好通风就好。
等反应完毕，你就会得到一个稠稠的溶液，这可不是巧克力酱，而是六硝基六氮杂异伍兹烷的前身。
接着，进行提纯和结晶，这个步骤可有点考验耐心，得等上一段时间，才能看到结晶析出。
4. 注意事项4.1 安全第一朋友们，在进行这些实验的时候，安全是重中之重。
别小看这些化学反应，稍不留神可就麻烦了。
记得穿上实验服、戴上手套，安全眼镜也不能少，做好这些，才能安心玩转化学实验。
六硝基六氮杂异伍兹烷分子构型的理论研究
C6- C10 - 0. 031 C6- C9 - 0. 038 C3- C9 - 0. 031 C5- C10 - 0. 028
C10- H35 0. 35 C9- H35 - 0. 026 C10- H36 - 0. 028 C5- H26 - 0. 027 C3- H27 C6- H25 C1- H28 - 0. 029 - 0. 033 - 0. 033
第 3期
文
忠等 : 六硝基六氮杂异伍兹 烷分子构型的理论研究
111
表 1 键长 、 键角 、 二面角 Table 1 原子 - 原子 C2- N1 C6- C1 N13- N2 N22- N8 N29- N11 C3- C2 N11- C9 O14- N13 C25- H1 键长 / A 1. 485 1. 616 1. 422 1. 402 1. 418 1. 569 1. 467 1. 196 1. 134 Bond length, bond angle and dihedral angle of HNIW 原子 - 原子 - 原子 C1- N2- C3 N2- C1- N4 N2- C1- C6 N8- C9- N11 C1- N2- N13 N2- N13- O14 N2- N13- O15 N2- C1- H25 N2- C3- H26 C1- C6- H28 C9- N11- N29 N11- N29- O30 N11- N29- O31 键角 / ( ) 105. 34 102. 54 109. 37 116. 13 117. 66 117. 11 117. 33 113. 17 111. 99 107. 11 119. 79 117. 11 116. 67 原子 - 原子 - 原子 - 原子 C3- N2- C1- N4 C5- N4- C1- N2 C3- N2- C1- C6 N7- C6- C1- N2 N8- C6- C1- N2 N11- C9- N8- C6 C10- N7- C6- N8 N22- N8- C6- N7 N13- N2- C1- N4 O14- N13- N2- C1 O15- N13- N2- C1 N16- N4- C1- N2 O17- N16- N4- C1 O18- N16- N4- C1 O20- N19- N7- C6 N19- N7- C6- N8 二面角 / ( ) - 40. 3 44. 6 81. 5 - 116. 3 - 1. 9 90. 2 - 34. 9 - 180. 6 93. 9 31. 3 - 152. 4 - 180. 6 25. 7 - 158. 0 31. 3 93. 9
一种特质六硝基六氮杂异伍兹烷的制备方法[发明专利]
![一种特质六硝基六氮杂异伍兹烷的制备方法[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/0e58d592294ac850ad02de80d4d8d15abe230082.png)
(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201610797488.4(22)申请日 2016.08.31(71)申请人 山西北化关铝化工有限公司地址 044500 山西省运城市永济市中山东街26号(72)发明人 毋文莉 贾宏选 王卫星 姚新民 刘波 王博 侯鹤 杨芬 介二林 (74)专利代理机构 北京高沃律师事务所 11569代理人 李娜(51)Int.Cl.C07D 487/22(2006.01)(54)发明名称一种特质六硝基六氮杂异伍兹烷的制备方法(57)摘要本发明提供了一种特质六硝基六氮杂异伍兹烷的制备方法，包括以下步骤：提供六硝基六氮杂异伍兹烷原料溶液；将所述六硝基六氮杂异伍兹烷原料溶液流加到稀释剂后搅拌，得到特质六硝基六氮杂异伍兹烷；所述特质六硝基六氮杂异伍兹烷的粒径为100～110μm；所述搅拌的速度为500～600rpm；所述稀释剂为低碳烷烃。
本发明提供的方法提高CL-20溶质在溶液中的活动性，促使亚稳晶型的溶解，有利于稳定晶型的生长，并且有利于减小结晶过程中各晶体之间生长速率的差异，进而提高粒径尺寸的均匀性；以所限定的流加顺序以及搅拌速度制备特质CL-20，改变晶体的自然生长习性，使各晶面能够尽可能的同步生长，从而获得类球形晶体颗粒。
权利要求书1页 说明书6页 附图2页CN 106117229 A 2016.11.16C N 106117229A1.一种特质六硝基六氮杂异伍兹烷的制备方法，包括以下步骤：提供六硝基六氮杂异伍兹烷原料溶液；将所述六硝基六氮杂异伍兹烷原料溶液流加到稀释剂后搅拌，得到特质六硝基六氮杂异伍兹烷；所述特质六硝基六氮杂异伍兹烷的粒径为100～110μm；所述搅拌的速度为500～600rpm；所述稀释剂为低碳烷烃。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述六硝基六氮杂异伍兹烷原料溶液中的溶剂为一元酸酯。
六硝基六氮杂异伍兹烷的粒度控制生产工艺
六硝基六氮杂异伍兹烷的粒度控制生产工艺王家伦1，张洪宝1，2，刘春竹2，李航2，孟子晖1，薛敏1（1.北京理工大学化学与化工学院，北京100081；2.辽宁庆阳特种化工有限公司，辽宁辽阳111000）摘要：六硝基六氮杂异伍兹烷（CL‐20）的粒度和形貌对其感度、安全性以及填药密度有重要的影响。
研究通过控制和优化重结晶工艺条件，分别探索超声辅助重结晶法和反溶剂法中不同因素以及搅拌器类型对CL‐20晶体粒度的影响。
在超声辅助重结晶法中，考察了超声连续震动和间歇震动频率以及不同超声频率（20~40kHz ）对生产小粒经产品的影响；在反溶剂法中，以乙酸乙酯和三氯甲烷为良溶剂和不良溶剂，考察了三氯甲烷滴加速度（20、50、100mL·h -1）、三氯甲烷与乙酸乙酯滴加量比例（1∶1、1∶2、1∶3），重结晶时间（24、48、72h ）以及重结晶温度（30、40、50℃）对大粒径产品的影响。
通过设计正交试验，确定了最优条件；在对搅拌器对产品影响的研究中，选择了四直叶开启涡轮式、六直叶涡轮式和双层分散盘三种搅拌器类型以及相应的多种转速对产品的粒度和形貌的影响。
结果表明，间歇超声辅助重结晶可显著减小晶体粒度，采用频率40kHz ，每震动30min ，停5min 的超声方式，可以获得平均粒度为14μm 的CL‐20颗粒；反溶剂法控制粒径的研究中，结晶时间72h 、结晶温度30℃、三氯甲烷滴加速度为20mL·h -1、滴加量为150mL 时，可获得大粒径的CL‐20产品（平均粒度为140μm ）；采用双层分散盘制备的CL‐20晶体外形为类球形，表面光滑均匀，粒径在40~100μm 之间可控。
对比四直叶开启涡轮式和六直叶涡轮式搅拌器制备的晶体，采用双层分散盘制得的产品撞击感度和摩擦感度较低，撞击感度特性落高值和摩擦感度爆炸概率分别为23.5cm 和44%。
关键词：六硝基六氮杂异伍兹烷（CL‐20）；粒度；形貌；撞击感度；摩擦感度中图分类号：TJ55文献标志码：ADOI ：10.11943/CJEM20203131引言六硝基六氮杂异伍兹烷（CL‐20）是目前已知的能量最高的一种单质炸药，具有高密度、高能量等特点，其爆炸性能比奥克托今（HMX ）约高14%［1］，在炸药、固体推进剂、发射药等领域具有广泛的应用前景［2-5］。
亚微米六硝基六氮杂异伍兹烷的制备及其性能研究
亚微米六硝基六氮杂异伍兹烷的制备及其性能研究欧阳刚;郭效德;席海军;刘杰;韩华;李凤生【摘要】采用HLG-50型粉碎机,成功制备了亚微米六硝基六氮杂异伍兹烷(CL-20).运用激光粒度仪和扫描电子显微镜(SEM)对产品的粒度分布、颗粒大小及形貌进行了表征;采用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、激光拉曼光谱(Raman)、X射线粉末衍射(XRD)仪及高效液相色谱(HPLC)仪分析了产品的晶型和纯度;使用热重(TG)和差示扫描量热(DSC)法分析其热分解特性,同时表征了产品的冲击波感度.研究结果表明:亚微米CL-20颗粒呈类球形,其平均粒径d50为210 nm,并保持着原料的ε晶型且纯度高;与原料相比,亚微米CL-20的热分解峰温度稍有提前,其冲击波感度下降了53.1％,降感效果明显,有利于CL-20的应用.【期刊名称】《兵工学报》【年(卷),期】2015(036)001【总页数】6页(P64-69)【关键词】兵器科学与技术;CL-20;机械粉碎;冲击波感度;降感机理【作者】欧阳刚;郭效德;席海军;刘杰;韩华;李凤生【作者单位】南京理工大学国家特种超细粉体工程中心,江苏南京210094;南京理工大学国家特种超细粉体工程中心,江苏南京210094;辽宁庆阳特种化工有限公司,辽宁辽阳111002;南京理工大学国家特种超细粉体工程中心,江苏南京210094;辽宁庆阳特种化工有限公司,辽宁辽阳111002;南京理工大学国家特种超细粉体工程中心,江苏南京210094【正文语种】中文【中图分类】TJ55六硝基六氮杂异伍兹烷（CL-20）与黑索今（RDX）、奥克托今（HMX）相比，能量及密度更高，是目前公认能够投入使用的能量最高的单质炸药，自20世纪80年代由美国的Nielsen［1］成功合成以来一直都是含能材料领域的研究热点。
研究发现，其在高能低特征信号推进剂、高能发射药以及高能混合炸药等领域，均具有十分诱人的应用前景。
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ＨＮＩ 产 率 Ｗ
六氮 杂 异伍 兹烷 为硝 化 前 体， 硝一 硫 混 酸进 行硝 经
化生成 ＨＮＩ 但 是 硝～ 硫 混酸 作 为硝 化剂 存 在 着 Ｗ
废 酸处理 麻 烦， 境 污染 严 重 等踺 陷 。 由于 甲酰 基 环
难于 完全 被 硝 解 掉 ， 使 ＨＮＩ 产 品纯 度 不高 ， 致 Ｗ 这 不仅 会影 响 产品 使 用性 能 ， 也有 可 能 影 响 产 品感 度 性 质 １ 本 文研 究 了 Ｈ Ｉ 的 二 次 氢 解 产 物 四 乙 酰 基 ＢＷ 六氮杂 异伍 兹烷 （ ＡＩ ） Ｔ Ｗ 为硝 化前 体 ， 用 浓 度 为 使 ９ ％～９ ％ 硝 酸 作 为单 一硝化 剂 ， ０ ８ 简便 易行 地制 得 了高 产 率 、 纯 度 的 ７ＨＮＩ ， 法 有 利 于 废 酸 处 高 － Ｗ 此
２０ ０ １年 ４月收 稿 ，０ ２年 １月 定 靖 ２０
往 ＊ Ｔ Ｃ拉删， 用 Ｌ 反直完全时 只有 Ｈ Ｗ 一十斑 点， Ｎ［ 纯度太 ｆ ９ ％（ ］ ９ ＨＰ ｃ归 一 ） 反 应 不 完 全 则 显 示 两 个 或 阿 个 以 上 斑 化 ，
点 ， 别 为 ＭＡ Ｎ和 Ｄ 分 Ｐ ＡＴＮ
目前 国 内外 对 于 ＨＮＩ 的合 成都 是 咀 六 苄基 Ｗ 六 氮杂异 伍兹 烷 （ ＢＩ ） 起始 原 料 。美 国工 艺路 Ｈ Ｗ 为 线是以 Ｈ Ｗ 的二 次 氢解 产 物 四 乙 酰 基 二 甲酰 基 Ｂ［
搅拌 器的 三 颈 圆底 烧 瓶 中加 入 计 量 的 一 定 浓 度 硝
酸， 在水浴 冷 却下 将称量 好 的 Ｔ Ｗ 在 保持 良好 搅 ＡＩ
拌下 逐份 加入 ， 料 温 度 保 持 在 １ ～３ ℃ ， 料 逐 加 ５ Ｏ 原 渐全 溶， 料 结 束 后， 热 水 浴 迅 速 升 到 目标 温 度 加 用 （ 差 ±１） 误 。并维持 在 此温度 保持 一 定时 间。 随着 反
实验 结 果表 明 升高 温度 可 以 明 显 加 快 反 应 速 度 ， 短 反 应 时 间 。 温 度 低 于 ８ ℃ 的 情 况 下 缩 在 ３
维普资讯
兵 工 学 报
Ｔ Ｗ 反应 不 完 全 ， 在温 度 高 于 ８ ℃ 时， 应 可 ＡＩ 而 ５ 反 达 完全。 温度 太高会 导致 硝 酸分解 加剧 ， 易控制 。 不 可 取的温 度范 围为 ８ ～９ ℃ ． ５ ０ 表 １ ２给 出 了硝 化 温 度维持 在 ９ ℃ ， 应 时 间 ． ０ 反 都保 持在 ｌ ．ｈ 使 用 ９ ％硝 酸 但 不 同酸 量 条 件 下 ９５ ， ８ 对 产 品收率 的影 响 。
维普资讯
第２ 卷 第 １ ３ 期 ２０ ２年 ２月 ０
兵
工
学
报
Ｖ０ ２ Ｎｏ ｌ ３ １ Ｆｅ ｂ ２ ２ ００
ＡＣＴＡ ＡＲＭ ＡＭ Ｅ ＴＡＲＩ Ｉ
硝 酸 法 制备 六 硝 基 六 氮 杂 异 伍 兹烷
表 １２ 同原 料 配 比 对 反 应 的 影 响
Ｔａ ． ２ Ｅ ｆｃ ｆｖ ｒｏ ｓｒ ｔ ｓ ｏ ｔ ａ Ｉ ｔ ｅｒ ａ ｔ ｎ ｂ １ ｆｅ ｔｏ ａ ｉｕ ａｉ ｆｍａ ￣ｉｌ Ｏ ｈ ｅ ｃｉ ｏ ｓ ３ ｏ
赵信岐 马 鹏 常
（ 京 理 工 学 化 工 与 材 料学 院 ． 京 ，０ ０ １ 北 北 １ ０ ８
摘要
本 文研 究使用 琅度 为 ９备 六硝 ０ ８ Ｔ ｗ）
基 六氮杂 弄伍 兹烷 （ ＨＮ［ Ｃ 一０ 新方 法， 果得 到 高产率 高纯度 的 ７ＨＮＩ ． 对 反应 中间产物 二 Ｗ， Ｌ ２ ） 结 － Ｗ 同 硝基， 四硝 基， 五硝 基衍 生物进 行 了分 离； 鉴定， 此提 了分 步硝 化机 翌。 口 据 关键词 硝 化 ； 乙酰垂 六 氮杂异伍 兹烷 ； 四 六硝 基 六氮 杂异 伍兹烷 ； 反应 机理
１ 试 验
１ １ 实 验仪 器及试 剂
实验 仪 器 为 岛 津一０ ４ ８型 红 外 光 谱 仪 ， ｒｋｒ Ｂ ｕｅ
Ｄ ０ ＭＸ ３ ０型核磁 共振仪 ， ａｌ Ｅ ｂ １ ６型元 素分 Ｃ ｒ ｒａ１ ０ ｏ 析仪 ， ｕｖ一 １型三 用紫外 分析 仪 。 硝化 前体 ＴＡ Ｗ 为本 实验 室制 备 ， Ｉ 不同 浓度 的硝 酸 由分 析纯 发烟 硝酸 与 蒸馏水 配制而 成 。 １ ２ 实 验步 骤 ．
中图分 类号
Ｏ ２ ．５ ６ １２ ４３
六硝 基 六氮 杂异 伍兹烷 是 一种新 的笼 型多硝 胺
一
般 实验方 法 ： 在安 装 有 回流 冷 凝 器 、 温度 计 、
化 合物 ， 由于 其能 量密度 高 ， 度 适 中， 感 在炸 药、 推进 剂 等领域 有 广 阔使用前 景 ］ 。
理
表１ １给 出 了每 克 ＡＩ 都 用 １ｍｌ ８ Ｆ Ｗ ０ ％硝 ９
酸 ， 同反应 时间 对 反应 完 全 程 度 和 对产 品收率 的 不
影 响
表 １ １ 不 同反应 温度对 复应 的影 卣
Ｔａ ． Ｅｆ ｃ ｆ ｅ ｅ ａ ｕ ｅ ０ ｈ ｅ ｃｉｎ ｂ１１ ｆ ｔ ｍｐ ｒ ｔ ｒ １ ｔ ｅ ｒａ ｔ ｅ ｏ ｔ ２ ｏ