《立方烷的合成》PPT课件.ppt

2023/7/28,八硝基立方烷的合成,立方烷的合成,分为两部分：,第一步：,第二步：,八硝基立方烷的合成,下面介绍一下这两种化合物的一些信息,分为立方烷和八硝基立方烷,第一：立方烷,2023/7/28,主要性质：,识别：,数据来自25 C，100 kPa,2023/7/28,立方烷的结构,2023/7/28,立方烷:,立方烷（C8H8）为人工合成的烷烃，又称为五环辛烷。八个碳原子对称的排列在立方体的八个角上。此烷烃属于Platonic hydrocarbon的一种，外观为有光泽的晶体。,立方烷曾一度被认为不可合成，因其90度键角被认为张力过大而不稳定。令人惊奇的是，由于缺乏分解路径，立方烷动力学上很稳定。不过，当立方烷的八个顶点全被硝化后得到的八硝基立方烷，则是史上最猛烈的炸药。单位质量炸药施放的能量是已经合成出来的炸药里最高的。,立方烷和其衍生物具有很多重要性质。对热不稳定，200C可分解。可以溴代环戊烯酮的二聚体经一系列复杂反应，最后从甲醇溶液中结晶析出；也可通过光化学反应合成；也可由环丁二烯与2,5-二溴对苯醌合成。,2023/7/28,合成路线如下：,溴代环戊烯酮的二聚体经如右复杂反应，最后从甲醇溶液中结晶析 出。,2023/7/28,八硝基立方烷的合成,八硝基立方烷（英文：Octanitrocubane，ONC）是一种新型高能炸药，分子式为C8(NO2)8，由立方烷的氢全部被硝基取代制得。它与三硝基甲苯类似，对震动的敏感度比较低，甚至用锤子砸也不会爆炸。,八硝基立方烷中存在张力，碳-碳键的键角为90，与sp3杂化碳原子的10928相差很大；分解产物也是很稳定的二氧化碳和氮气，因此八硝基立方烷的爆炸性非常强，是性能最强的几种炸药之一。它比奥克托今（HMX）的威力大20-25%。C8(NO2)8 8CO2+4N2,2023/7/28,八硝基立方烷的主要性质,注：以上数据来自25 C，100 kPa,2023/7/28,八硝基立方烷的结构式,八硝基立方烷的微观构型,八硝基立方烷的球棍模型,2023/7/28,八硝基立方烷的合成路线,如下图所示：,2023/7/28,2023/7/28,1.首先立方烷甲酸分别与氯化亚砜及光气在光照下作用，发生立方体中四面体四个顶点碳的氯羰基化，生成四酰氯衍生物。,2.然后与叠氮三甲基硅烷发生Curtius重排反应生成异氰酸酯，再用二甲基双环氧乙烷氧化，得到四硝基立方烷。,3.受硝基吸电子效应的影响，四硝基立方烷具有非常强的酸性，大约是立方烷的1020倍。因此它与双(三甲硅基)氨基钠反应可被脱去质子，生成顶点碳的碳负离子，再用四氧化二氮硝化，便可获得五硝基取代物。,4.接下来继续用该法硝化，可以依次获得六硝基立方烷、七硝基立方烷。,5.最后的一步需要用到双(三甲硅基)氨基锂作碱性试剂，并用亚硝酰氯硝化，臭氧处理，得到八硝基立方烷。,合成步骤如下：,2023/7/28,八硝基立方烷与其分解产物都是无毒的。反应中不产生水，因此基本上不会有烟雾产生。,合成八硝基立方烷的意义：,八硝基立方烷的合成对历史来说是一种对科学的探究，该合成能够说明科学的探究是永无止境的。同时这个世界增加了一种新的化合物。,八硝基立方烷中存在张力，碳-碳键的键角为90，与sp3杂化碳原子的10928相差很大；分解产物也是很稳定的二氧化碳和氮气，因此八硝基立方烷的爆炸性非常强，是性能最强的几种炸药之一。它比奥克托今（HMX）的威力大20-25%。由此可知一旦其运用于军事领域上，可以提高武器的杀伤力，即提高了一个国家的军事实力。,