一种声共振强化实现HBIW氢解脱苄合成TADB的方法技术

本发明专利技术公开了一种声共振强化实现HBIW氢解脱苄合成TADB的方法，包括：步骤一：HBIW、钯基催化剂、DMF、溴苯和乙酸酐加至反应器内，反应器分别用惰性气体和氢气置换，反应器内的氢气压力为0.1～0.5MPa；步骤二：将步骤一设置好的反应器固定在声共振反应平台上进行反应，声共振反应平台的共振频率为50～80Hz，声共振反应平台的加速度a为1～90g；第一阶段反应温度为15～30℃，反应时间为10～60min；第二阶段反应温度为35～55℃，反应时间为30～120min。本发明专利技术方法通过声共振设备强化了“气

【技术实现步骤摘要】
一种声共振强化实现HBIW氢解脱苄合成TADB的方法


[0001]本专利技术属于合成工艺
，具体涉及一种声共振强化实现HBIW氢解脱苄合成TADB的方法。

技术介绍

[0002]CL
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20(六硝基六氮杂异戊兹烷，或简写HNIW)是三代含能材料的典型代表。CL
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20在推进剂和火炸药领域备受关注，需求也逐年增加。由HBIW(六苄基六氮杂异戊兹烷)氢解脱苄合成TADB(四乙酰基二苄基六氮杂异戊兹烷)是CL
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20合成的关键步骤。目前HBIW的氢解脱苄反应体系为“气
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液
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固”三相反应，传质速度将极大的影响反应速率。而该反应目前仍以间歇釜式为主，因此如何使用新的反应体系、方法和反应器，实现“气
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液
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固”多相的高效混合，将极大的提高反应速率、缩短反应时间。
[0003]专利CN107353293A介绍了CL
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20的三步合成工艺，专利CN106946894A、CN111644194A和专利CN113210000A分别介绍了新的催化剂载体和催化剂制备方法。但在工艺方面仍采用传统的机械混合，反应时间通常为24小时左右。专利CN111085134A和专利CN11495252A，报道了含能材料的声共振混合装置，属于物料混合装置。专利CN113441100A报道了一种声共振强化反应的装置及方法，首次将声共振强化装置应用于反应，介绍了几个化合物的合成，但并不涉及“气
>‑
液
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固”的多相反应。因此，利用声共振设备开发HBIW氢解脱苄合成TADB的方法，通过强化混合和传质，实现“气
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液
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固”多相反应，缩短反应时间，特别是为高“固含量”的连续流合成工艺奠定基础。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种声共振强化实现HBIW氢解脱苄合成TADB的方法，该方法通过声共振设备强化了“气
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液
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固”三相反应得传质效果，相比于间歇反应，缩短了反应时间，并能有效得降低反应压力至0.1MPa，产物保持了良好的收率，降低了反应成本，为“气
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液
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固”多相反应，特别是高“固含量”的连续流合成工艺奠定基础。
[0005]为了实现上述专利技术目的，本专利技术的技术方案为：
[0006]一种声共振强化实现HBIW氢解脱苄合成TADB的方法，包括：
[0007]步骤一：HBIW、钯基催化剂、DMF、溴苯和乙酸酐加至反应器内，反应器分别用惰性气体和氢气置换，反应器内的氢气压力为0.1～0.5MPa；
[0008]步骤二：将步骤一设置好的反应器固定在声共振反应平台上进行反应，声共振反应平台的共振频率为50～80Hz，声共振反应平台的加速度a为1～90g；第一阶段反应温度为15～30℃，反应时间为10～60min；第二阶段反应温度为35～55℃，反应时间为30～120min。
[0009]可选的，所述的钯基催化剂与HBIW的质量比为0.01～0.2。
[0010]可选的，所述的惰性气体为氮气、氦气或氩气；反应器内的氢气压力为为0.1～0.4MPa。
[0011]优选的，声共振反应平台的共振频率为55～70Hz。
[0012]可选的，通过调节相位差调节声共振反应平台的加速度a；所述的相位差范围为0.001～0.2。
[0013]优选的，所述的相位差范围为0.005～0.05。
[0014]优选的，所述的加速度a为30～90g。
[0015]所述的钯基催化剂为以活性炭、氧化铝、氧化钛或氧化硅为载体的负载钯的催化剂。
[0016]所述的钯基催化剂的钯质量百分含量为1％～20％。
[0017]一种优选的实施方案，包括：将1g HBIW、0.1g 10wt.％Pd(OH)2/C催化剂、5mL DMF、5mL Ac2O和0.1g PhBr加至反应器内，对反应器分别用氮气和氢气至少置换三次，氢气压力为0.4MPa；将反应器固定在声共振反应平台上，通过调节频率确定共振频率为60Hz、通过调节相位差为0.02，调节共振平台的加速度a为40g；控制第一阶段反应温度为20℃，反应时间为30min，第二阶段反应温度为50℃，反应时间为60min。
[0018]本专利技术的有益效果：
[0019]利用声共振强化解决了“气
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液
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固”多相混合问题，提高了传质效率，相比与间歇反应，反应时间大大缩短；能够有效的提高“气
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液”混合效果，提高气液分散和传质效率；利用声共振强化能够实现高“固含量”反应体系的管道式混合过程，解决高“固含量”反应体系物料易沉淀堵塞管道的问题，为连续流动合成奠定基础。
附图说明
[0020]附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：
[0021]图1为实施例一的产物TADB的1H
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NMR谱图。
具体实施方式
[0022]为了使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合实施例对本专利技术作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0023]四乙酰基二苄基六氮杂异戊兹烷(即TADB)是含能材料六硝基六氮杂异戊兹烷(即CL
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20)合成中的关键中间体。本专利技术的HBIW氢解脱苄反应为“气
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液
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固”的三相反应，本专利技术方法通过声共振设备强化了“气
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液
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固”三相反应(特别是高“固含量”的反应)的传质效果，相比于间歇反应，缩短了反应时间，并能有效得降低反应压力至0.1MPa，产物保持了良好的收率，降低了反应成本，为规模化生产奠定基础。
[0024]具体的，本专利技术的声共振强化实现HBIW氢解脱苄合成TADB的方法，包括以下步骤：
[0025]步骤一：将六苄基六氮杂异戊兹烷(HBIW)、钯基催化剂、DMF、溴苯和乙酸酐(Ac2O)加至反应器内，对反应器分别用惰性气体和氢气置换，氢气压力为0.1～0.5MPa；
[0026]步骤二：将反应器固定在声共振反应平台上，通过调节频率(扫频)确定共振频率、通过调节相位差调节共振平台的加速度a；
[0027]步骤三：使反应物料在共振频率、设定的加速度a下进行反应，第一阶段反应温度
为15～30℃，反应时间为10～60min，第二阶段反应温度为35～55℃，反应时间为30～120min；
[0028]步骤四：将反应产物过滤、洗涤、烘干得到含本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种声共振强化实现HBIW氢解脱苄合成TADB的方法，其特征在于，包括：步骤一：HBIW、钯基催化剂、DMF、溴苯和乙酸酐加至反应器内，反应器分别用惰性气体和氢气置换，反应器内的氢气压力为0.1～0.5MPa；步骤二：将步骤一设置好的反应器固定在声共振反应平台上进行反应，声共振反应平台的共振频率为50～80Hz，声共振反应平台的加速度a为1～90g；第一阶段反应温度为15～30℃，反应时间为10～60min；第二阶段反应温度为35～55℃，反应时间为30～120min。2.根据权利要求1所述的声共振强化实现HBIW氢解脱苄合成TADB的方法，其特征在于，所述的钯基催化剂与HBIW的质量比为0.01～0.2。3.根据权利要求1或2所述的声共振强化实现HBIW氢解脱苄合成TADB的方法，其特征在于，所述的惰性气体为氮气、氦气或氩气；反应器内的氢气压力为为0.1～0.4MPa。4.根据权利要求1或2所述的声共振强化实现HBIW氢解脱苄合成TADB的方法，其特征在于，声共振反应平台的共振频率为55～70Hz。5.根据权利要求1或2所述的声共振强化实现HBIW氢解脱苄合成TADB的方法，其特征在于，通过调节相位差调节声共振反应平台的加速度a；所述的相位差范围为0.001～0...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐晓飞，廉鹏，张圣龙，张瑶，朱军臣，王锡杰，杨广鹏，王栋嵘，陈松，
申请(专利权)人：西安近代化学研究所，
类型：发明
国别省市：