[發明專利]一種1-甲基-2,3,4,5-四硝基吡咯的制備方法

在審

• 申請號: 202211255730.7
• 申請日: 2022-10-13
• 公開（公告）號: CN115448866A
• 公開（公告）日: 2022-12-09
• 發明（設計）人: 李永祥;鄭入水;曹端林;李翀;趙琳秀;申帆帆;龔磊;陳軍;劉永政;潘紅霞;劉明;張帥;劉文東;霍媛媛;龐欣強
• 申請（專利權）人: 中北大學;湖北東方化工有限公司
• 主分類號: C07D207/42
• 分類號: C07D207/42
• 代理公司: 太原申立德知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 14115
• 代理人: 郭海燕

本發明屬于有機合成技術領域，公開了一種1?甲基?2,3,4,5?四硝基吡咯的制備方法。該1?甲基?2,3,4,5?四硝基吡咯通過碘化、硝化和再硝化三步法合成，具體先以N?甲基吡咯為原料，N,N?二甲基甲酰胺為溶劑，N?碘代丁二酰亞胺為碘代試劑機械攪拌得到1?甲基?2,3,4,5?四碘吡咯；然后將98％的發煙硝酸作為硝化劑硝化1?甲基?2,3,4,5?四碘吡咯得到1?甲基?2,3,4?三硝基?5?碘吡咯；最后將98％發煙硝酸和98％濃硫酸的混酸體系作為硝化體系硝化1?甲基?2,3,4?三硝基?5?碘吡咯進而得到所述1?甲基?2,3,4,5?四硝基吡咯。該合成工藝簡單，產物純度較高。

技術領域

本發明屬于有機合成技術領域，具體為一種1-甲基-2,3,4,5-四硝基吡咯的制備方法。

背景技術

1-甲基-2,3,4,5-四硝基吡咯(MTNPr)是一種典型的氮雜環類硝基化合物，結構式如下：

該化合物有很好的應用前景。詳細的表征表明，MTNPr不僅相當穩定和不敏感，而且具有1.93g·cm³的高密度，相應的爆速和爆壓分別為8950m/s和36.9GPa。這些數值略好于RDX，而且其撞擊感度和摩擦感度遠低于RDX。此外，其102℃左右的熔點進一步突出了其作為高能配方熔鑄材料的潛力。熱力學數據表明，MTNPr可作為高密度含能材料。

Pradeepta K.Panda等人(Vikranth Thaltiri,Kurumurthy Chavva B,SathishKumar.Efficient synthesis of N-methyltetranitropyrrole:A stable,insensitiveand high energy melt-castable material[J].New Journal of Chemistry,2019,43:12318-12324)提出制備1-甲基-2,3,4,5-四硝基吡咯的合成方法，先由N-甲基吡咯通過N-碘代丁二酰亞胺(NIS)作為碘代試劑通過碘化反應得到1-甲基-2,3,4,5-四碘吡咯(MFIP)，得率90％，然后將1-甲基-2,3,4,5-四碘吡咯在98％發煙硝酸的體系下進行硝化反應生成1-甲基-2,3,4-三硝基-5-碘吡咯，接著以銅粉作為催化劑，N,N-二甲基甲酰胺為溶劑將碘取代生成1-甲基-2,3,4-三硝基吡咯，得率為19％，再將1-甲基-2,3,4-三硝基吡咯在98％濃硫酸與98％發煙硝酸的混酸體系中發生硝化反應生成1-甲基-2,3,4,5-四硝基吡咯，熔點為101-102℃，得率為28％。可見其四步法合成過程較為繁瑣，且銅粉催化去碘的實驗方案大大降低了產物得率，且不易旋蒸得到1-甲基-2,3,4-三硝基吡咯，并且反應耗時時間長。

針對上述方法存在的問題，本發明提出了一種簡單高效、得率高的1-甲基-2,3,4,5-四硝基吡咯(MTNPr)的制備方法。

發明內容

針對上述問題本發明提供了一種1-甲基-2,3,4,5-四硝基吡咯的制備方法。

為了達到上述目的，本發明采用了下列技術方案：

本發明提供一種1-甲基-2,3,4,5-四硝基吡咯(MTNPr)的制備方法，包括以下步驟：

步驟1，1-甲基-2,3,4,5-四碘吡咯的合成：以N-甲基吡咯為原料，N,N-二甲基甲酰胺為反應溶劑，N-碘代丁二酰亞胺為碘代試劑，通過碘化反應，加入飽和NaCl溶液，并用水反復清洗濾餅，合成得到1-甲基-2,3,4,5-四碘吡咯；

步驟2，1-甲基-2,3,4-三硝基-5-碘吡咯的合成：將濃度為98％的發煙硝酸作為硝化劑硝化步驟1合成的1-甲基-2,3,4,5-四碘吡咯，用水多次清洗濾餅后，用乙醇作為處理溶劑得到1-甲基-2,3,4-三硝基-5-碘吡咯；