作为率先二苯乙烯类化合物选择性硝化的课题组,Bordwell课题组[30]研究发现,苯乙烯,α-甲基苯乙烯,β-甲基苯乙烯,反式二苯乙烯和反式α-甲基苯乙烯硝化得到β-硝酸乙酸酯的产率可以达到40~70%,如图1.9。从反式β-甲基苯乙烯,反式二苯乙烯和反式α-甲基苯乙烯可以看出碳碳双键的加成反应是顺式的。顺式二苯乙烯和顺式α-甲基苯乙烯通过明显的反式反应得到β-硝酸乙酸酯的速率慢于相应的反式异构体。顺反式的α,β-二甲基二苯乙烯也发生反应但是得不到硝酸乙酸酯。
图1.9 二苯乙烯的硝化反应
2006年,Lucia Panzella等[37]研究了酚类二苯乙烯化合物酸催化的条件下与亚硝酸根离子的反应。在0.1M磷酸盐缓冲液,pH为3.0,37℃的条件下,白藜芦醇((E)-3,4’,5-三羟基),与过量的亚硝酸根离子反应,得到的产物较为复杂。碳碳双键上的硝化产物,苯环上的硝化产物,酮类化合物等都有。
硝基二苯乙烯类化合物可用作含能材料,尤其是多硝基类的,例如2,2’,4,4’,6,6’-六硝基二苯乙烯[38]。它适用于-200℃~250℃的温度和真空环境,爆炸性能以及安定性能都较好,在航空航天及地下勘探开发都有着很大的作用[39]。在含能材料中引入硝基,将增加含能分子的能量密度和有效含氧量。彭新华[40]等在二苯乙烯类化合物I中引入硝基。通过实验,若硝化剂过强则烯烃的双键会被氧化,副产物较多。若过分降低硝化剂硝化能力,则会不反应。浓硫酸与发烟硝酸在室温下对物质I的硝化主产物为1,3-二(3’-氯-4’-硝基苯乙烯基)苯(TNT-TTD)。
本文采用的方法以醋酸酐-硝酸为硝化剂,硝化活性较硝硫混酸温和,产物较为纯净,选择性也更高。
1.2 本课题的研究内容及其方法文献综述
1.2.1 二苯乙烯类化合物的合成反应
1.2.1.1 苯甲醛与2,4,6-硝基-1,3-二甲苯缩合反应的条件优化
第一部分采用苯甲醛与2,4,6-硝基-1,3-二甲苯作为底物,通过实验找出缩合反应的最佳条件,尤其是最佳的催化剂,为后面微波反应提供可行的方案。
1.2.1.2 微波促进苯甲醛与2,4,6-硝基-1,3-二甲苯缩合反应的条件优化
第二部分采用第一部分得到的最优催化剂,配合微波反应,加快苯甲醛与2,4,6-硝基-1,3-二甲苯的缩合反应,期待得到良好的反应结果。
1.2.1.3 微波促进不同芳基醛与2,4,6-硝基-1,3-二甲苯的缩合反应
第三部分拓展底物,将苯甲醛换成其他芳基醛类,从而扩展该缩合反应的应用面。
1.2.1.4 机理探讨
综合以上三个部分,以及文献内容,探讨反应的可能机理。
1.2.2 二苯乙烯类化合物的选择性硝化
1.2.2.1 采用醋酸酐-硝酸作为硝化体系的硝化反应
第四部分采用较为温和的醋酸酐-硝酸硝化体系,增大硝化选择性。通过表征,确定硝化位置。
2 实验试剂及仪器
2.1 实验试剂
实验所用试剂见表2.1
表2.1 实验所用主要试剂
试剂 规格 生产厂家
二乙胺 分析纯 国药集团化学试剂有限公司
三乙胺 分析纯 国药集团化学试剂有限公司
哌啶