含能化合物合成反應與過程

《含能化合物合成反應與過程》是2011年化學工業出版社出版的圖書，作者是覃光明。本書在撰寫過程中注重其理論性、新穎性、先進性、系統性及實用性，適合有機化學、含能材料合成等專業科研人員閱讀參考，也可作為高等院校含能材料專業研究生的教材使用。

基本介紹

• 書名：含能化合物合成反應與過程
• 作者：覃光明
• ISBN：9787122103383
• 出版社：化學工業出版社
• 出版時間：2011年5月1日
• 裝幀：88.00元
• 開本：16開

內容簡介

《含能化合物合成反應與過程》以含能化合物合成為主線，在簡述含能化合物的概念、結構特點及其合成反應及過程的進展情況的基礎上，系統介紹了含能化合物的設計、合成方法和機理、製造工藝及設備，重點論述了氮雜環化合物的合成反應、氮雜環化合物的硝解反應、芳香族化合物的硝化反應、離子型含能化合物的合成反應的反應機理，以及典型含能化合物的合成路線及方法。此外，還針對含能化合物製造過程常用的釜式反應和管式反應過程，闡述了製造過程的工藝、設備的設計基礎理論，以及安全控制策略的基本原則。

圖書目錄

1 緒論1

1 1 含能化合物的概念1

1 2 含能化合物的結構特點及分類1

1 2 1含能化合物的結構特點1

1 2 2含能化合物的分類2

1 3 含能化合物的合成反應9

1 3 1醛胺縮合反應9

1 3 2曼尼希縮合反應10

1 3 3直接硝化（硝解）反應10

1 3 4間接硝化反應12

1 3 5疊氮化反應13

1 4 含能化合物的合成過程13

1 4 1含能化合物合成工藝過程的特點14

1 4 2含能化合物合成工藝進展14

1 5 含能化合物合成反應與過程展望20

1 5 1計算機輔助設計將成為含能化合物合成與過程研究的重要手段20

1 5 2“清潔合成方法”是含能化合物合成反應與過程發展的目標20

參考文獻21

2 含能化合物合成計算機輔助設計22

2 1 含能化合物的分子設計22

2 2 含能化合物的性能預估25

2 2 1密度的預估25

2 2 2生成焓的預估26

2 2 3爆轟性能的計算與預估30

2 2 4撞擊感度的預估33

2 3 含能化合物的計算機輔助合成路線設計36

2 3 1計算機輔助合成路線設計的起源及發展37

2 3 2計算機輔助合成路線設計在含能材料領域的意義37

2 3 3計算機中的化學反應知識37

2 3 4計算機輔助合成路線設計系統的分類38

2 3 5反合成法及其在含能化合物計算機輔助合成路線設計中的套用39

2 3 6合成樹的裁剪及合成路線優劣評價48

參考文獻49

3 氮雜環化合物的合成53

3 1 氮雜四元環的合成53

3 1 11,3,3?三硝基氮雜環丁烷53

3 1 2其他氮雜四元環59

3 2 氮雜五元環的合成60

3 2 1單呋咱環化合物60

3 2 25?硝基四唑及其鹽類化合物63

3 2 3五元氮雜環三唑類化合物64

3 2 44?氨基?3,5?二硝基吡唑（LLM?116）67

3 2 52,3,4?三硝基吡咯和2,3,4,5?四硝基吡咯68

3 3 氮雜六元環的合成69

3 3 1黑索今(RDX)母體環的合成69

3 3 21,3,5,5?四硝基?1,3?二氮雜環己烷（DNNC）的合成75

3 3 31,1?二氨基?2,2?二硝基乙烯(FOX?7)的合成79

3 4 氮雜八元環的合成和機理80

3 4 1DPT的合成81

3 4 2TAT的合成83

3 4 3小分子綜合法86

3 4 4其他小分子合成法 87

3 5 氮雜籠狀化合物的合成89

3 5 1氮雜籠狀含能材料的合成進展89

3 5 2CL?20的合成90

3 5 3TEX的合成93

3 6 氮雜環合成的新思路94

3 6 1“點擊化學”在氮雜環合成中的套用94

3 6 2超分子策略在氮雜環合成中的套用96

參考文獻102

4 氮雜環化合物的硝解108

4 1 氮雜環化合物的結構與硝化特性108

4 2 硝解劑的特性及選擇109

4 3 硝解反應機理及動力學111

4 3 1硝醯陽離子結構與濃度特徵111

4 3 2RDX合成的硝解反應及機理120

4 3 3HMX合成的硝解反應及其機理136

4 3 4籠形氮雜環化合物的硝解反應160

參考文獻162

5 含能芳香化合物的合成169

5 1 芳香化合物硝化概述169

5 1 1芳香化合物的性質169

5 1 2芳香化合物硝化反應機理簡述169

5 1 3芳香化合物硝化的發展動態170

5 2 離子液體中硝基芳香化合物的合成171

5 2 1咪唑型離子液體中硝基芳香化合物的合成171

5 2 2己內醯胺型離子液體中硝基芳香化合物的合成178

5 2 3吡啶型離子液體中硝基芳香化合物的合成180

5 2 4直鏈季銨鹽型離子液體中硝基芳香化合物的合成180

5 3 無機固體酸催化作用下芳香化合物的硝化反應181

5 3 1分子篩催化作用下芳香化合物的區域選擇性硝化181

5 3 2負載型固體酸催化劑作用下芳香化合物的區域選擇性硝化反應193

5 3 3雜多酸催化作用下芳香化合物的區域選擇性硝化反應199

5 3 4固體超強酸催化作用下芳香化合物的區域選擇性硝化204

5 4 過渡金屬及鑭系金屬鹽作用下硝基芳香化合物的合成206

5 4 1三氟甲烷磺酸過渡金屬及鑭系金屬鹽對芳香化合物的催化硝化反應207

5 4 2長鏈全氟烷基磺酸過渡金屬和鑭系金屬鹽對芳香化合物的催化硝化

反應210

5 4 3 芳香基磺酸過渡金屬鹽對芳香化合物的催化硝化反應215

5 4 4 全氟磺醯亞胺過渡金屬鹽對芳香化合物的催化硝化217

5 4 5 其他過渡金屬鹽對芳香化合物的催化硝化218

5 5 相轉移催化劑在芳香化合物硝化反應中的套用221

5 6 微反應器在芳香化合物硝化反應中的套用223

5 7 其他反應新體系和新方法在芳香化合物硝化反應中的套用226

參考文獻227

6 離子型含能化合物的合成236

6 1 概述236

6 2 硝仿鹽的合成236

6 2 1硝仿的合成236

6 2 2硝仿的分離、純化240

6 2 3硝仿鹽的轉化240

6 3 二硝醯胺鹽的合成241

6 3 1ADN的合成242

6 3 2其他二硝醯胺鹽的合成247

6 4 離子型富氮含能化合物的合成247

6 4 1 三唑類離子型富氮含能化合物的合成248

6 4 2 四唑類離子型富氮含能化合物的合成249

6 4 3 四嗪類離子型富氮含能化合物249

6 5 離子型全氮化合物250

6 5 1N+5離子鹽的合成250

6 5 2其他全氮離子的合成構想251

參考文獻252

7 強放熱釜式反應過程254

7 1 概述254

7 2 含能化合物反應釜的結構254

7 3 攪拌部件255

7 3 1攪拌器的類型255

7 3 2攪拌器的選型258

7 3 3攪拌附屬檔案260

7 4 反應釜的流動特性261

7 4 1流體循環量和壓頭261

7 4 2葉輪雷諾數262

7 4 3攪拌功率的計算263

7 5 含能化合物反應釜的傳熱特性266

7 5 1反應釜的傳熱方式266

7 5 2反應釜的傳熱計算268

7 6 含能化合物釜式反應過程的數學模型275

7 6 1攪拌反應釜的操作方式275

7 6 2釜式反應器的物料衡算275

7 6 3釜式反應器的能量衡算277

7 6 4基於數學模型的反應過程最佳化279

7 7 含能化合物反應過程的飛溫模擬及應急措施285

7 7 1含能化合物反應過程的飛溫模擬285

7 7 2含能化合物反應過程的技術預防和應急措施288

7 8 含能化合物的反應釜放大290

7 8 1 均相系統的放大292

7 8 2 非均相系統的放大296

參考文獻299

8 強放熱管式反應過程301

8 1 概述301

8 2 管式反應器中強放熱反應模型舉例301

8 2 1管式反應器內硝化甘油反應簡介301

8 2 2管式反應器內質量和能量衡算302

8 3 管式反應器安全問題306

8 3 1管式反應器的熱交換能力306

8 3 2管式反應器的本質安全問題舉例306

8 3 3微管傳熱現象研究進展308

8 4 微反應器在強放熱反應中的套用310

8 4 1微反應器發展概況310

8 4 2微反應器的特點310

8 4 3微反應器在含能化合物合成中的套用313

8 5 小型管式反應器檢測技術314

8 5 1光學檢測法315

8 5 2電容檢測法317

8 5 3電導檢測法320

參考文獻334

1 緒論1

1 1 含能化合物的概念1

1 2 含能化合物的結構特點及分類1

1 2 1含能化合物的結構特點1

1 2 2含能化合物的分類2

1 3 含能化合物的合成反應9

1 3 1醛胺縮合反應9

1 3 2曼尼希縮合反應10

1 3 3直接硝化（硝解）反應10

1 3 4間接硝化反應12

1 3 5疊氮化反應13

1 4 含能化合物的合成過程13

1 4 1含能化合物合成工藝過程的特點14

1 4 2含能化合物合成工藝進展14

1 5 含能化合物合成反應與過程展望20

1 5 1計算機輔助設計將成為含能化合物合成與過程研究的重要手段20

1 5 2“清潔合成方法”是含能化合物合成反應與過程發展的目標20

參考文獻21

2 含能化合物合成計算機輔助設計22

2 1 含能化合物的分子設計22

2 2 含能化合物的性能預估25

2 2 1密度的預估25

2 2 2生成焓的預估26

2 2 3爆轟性能的計算與預估30

2 2 4撞擊感度的預估33

2 3 含能化合物的計算機輔助合成路線設計36

2 3 1計算機輔助合成路線設計的起源及發展37

2 3 2計算機輔助合成路線設計在含能材料領域的意義37

2 3 3計算機中的化學反應知識37

2 3 4計算機輔助合成路線設計系統的分類38

2 3 5反合成法及其在含能化合物計算機輔助合成路線設計中的套用39

2 3 6合成樹的裁剪及合成路線優劣評價48

參考文獻49

3 氮雜環化合物的合成53

3 1 氮雜四元環的合成53

3 1 11,3,3?三硝基氮雜環丁烷53

3 1 2其他氮雜四元環59

3 2 氮雜五元環的合成60

3 2 1單呋咱環化合物60

3 2 25?硝基四唑及其鹽類化合物63

3 2 3五元氮雜環三唑類化合物64

3 2 44?氨基?3,5?二硝基吡唑（LLM?116）67

3 2 52,3,4?三硝基吡咯和2,3,4,5?四硝基吡咯68

3 3 氮雜六元環的合成69

3 3 1黑索今(RDX)母體環的合成69

3 3 21,3,5,5?四硝基?1,3?二氮雜環己烷（DNNC）的合成75

3 3 31,1?二氨基?2,2?二硝基乙烯(FOX?7)的合成79

3 4 氮雜八元環的合成和機理80

3 4 1DPT的合成81

3 4 2TAT的合成83

3 4 3小分子綜合法86

3 4 4其他小分子合成法 87

3 5 氮雜籠狀化合物的合成89

3 5 1氮雜籠狀含能材料的合成進展89

3 5 2CL?20的合成90

3 5 3TEX的合成93

3 6 氮雜環合成的新思路94

3 6 1“點擊化學”在氮雜環合成中的套用94

3 6 2超分子策略在氮雜環合成中的套用96

參考文獻102

4 氮雜環化合物的硝解108

4 1 氮雜環化合物的結構與硝化特性108

4 2 硝解劑的特性及選擇109

4 3 硝解反應機理及動力學111

4 3 1硝醯陽離子結構與濃度特徵111

4 3 2RDX合成的硝解反應及機理120

4 3 3HMX合成的硝解反應及其機理136

4 3 4籠形氮雜環化合物的硝解反應160

參考文獻162

5 含能芳香化合物的合成169

5 1 芳香化合物硝化概述169

5 1 1芳香化合物的性質169

5 1 2芳香化合物硝化反應機理簡述169

5 1 3芳香化合物硝化的發展動態170

5 2 離子液體中硝基芳香化合物的合成171

5 2 1咪唑型離子液體中硝基芳香化合物的合成171

5 2 2己內醯胺型離子液體中硝基芳香化合物的合成178

5 2 3吡啶型離子液體中硝基芳香化合物的合成180

5 2 4直鏈季銨鹽型離子液體中硝基芳香化合物的合成180

5 3 無機固體酸催化作用下芳香化合物的硝化反應181

5 3 1分子篩催化作用下芳香化合物的區域選擇性硝化181

5 3 2負載型固體酸催化劑作用下芳香化合物的區域選擇性硝化反應193

5 3 3雜多酸催化作用下芳香化合物的區域選擇性硝化反應199

5 3 4固體超強酸催化作用下芳香化合物的區域選擇性硝化204

5 4 過渡金屬及鑭系金屬鹽作用下硝基芳香化合物的合成206

5 4 1三氟甲烷磺酸過渡金屬及鑭系金屬鹽對芳香化合物的催化硝化反應207

5 4 2長鏈全氟烷基磺酸過渡金屬和鑭系金屬鹽對芳香化合物的催化硝化

反應210

5 4 3 芳香基磺酸過渡金屬鹽對芳香化合物的催化硝化反應215

5 4 4 全氟磺醯亞胺過渡金屬鹽對芳香化合物的催化硝化217

5 4 5 其他過渡金屬鹽對芳香化合物的催化硝化218

5 5 相轉移催化劑在芳香化合物硝化反應中的套用221

5 6 微反應器在芳香化合物硝化反應中的套用223

5 7 其他反應新體系和新方法在芳香化合物硝化反應中的套用226

參考文獻227

6 離子型含能化合物的合成236

6 1 概述236

6 2 硝仿鹽的合成236

6 2 1硝仿的合成236

6 2 2硝仿的分離、純化240

6 2 3硝仿鹽的轉化240

6 3 二硝醯胺鹽的合成241

6 3 1ADN的合成242

6 3 2其他二硝醯胺鹽的合成247

6 4 離子型富氮含能化合物的合成247

6 4 1 三唑類離子型富氮含能化合物的合成248

6 4 2 四唑類離子型富氮含能化合物的合成249

6 4 3 四嗪類離子型富氮含能化合物249

6 5 離子型全氮化合物250

6 5 1N+5離子鹽的合成250

6 5 2其他全氮離子的合成構想251

參考文獻252

7 強放熱釜式反應過程254

7 1 概述254

7 2 含能化合物反應釜的結構254

7 3 攪拌部件255

7 3 1攪拌器的類型255

7 3 2攪拌器的選型258

7 3 3攪拌附屬檔案260

7 4 反應釜的流動特性261

7 4 1流體循環量和壓頭261

7 4 2葉輪雷諾數262

7 4 3攪拌功率的計算263

7 5 含能化合物反應釜的傳熱特性266

7 5 1反應釜的傳熱方式266

7 5 2反應釜的傳熱計算268

7 6 含能化合物釜式反應過程的數學模型275

7 6 1攪拌反應釜的操作方式275

7 6 2釜式反應器的物料衡算275

7 6 3釜式反應器的能量衡算277

7 6 4基於數學模型的反應過程最佳化279

7 7 含能化合物反應過程的飛溫模擬及應急措施285

7 7 1含能化合物反應過程的飛溫模擬285

7 7 2含能化合物反應過程的技術預防和應急措施288

7 8 含能化合物的反應釜放大290

7 8 1 均相系統的放大292

7 8 2 非均相系統的放大296

參考文獻299

8 強放熱管式反應過程301

8 1 概述301

8 2 管式反應器中強放熱反應模型舉例301

8 2 1管式反應器內硝化甘油反應簡介301

8 2 2管式反應器內質量和能量衡算302

8 3 管式反應器安全問題306

8 3 1管式反應器的熱交換能力306

8 3 2管式反應器的本質安全問題舉例306

8 3 3微管傳熱現象研究進展308

8 4 微反應器在強放熱反應中的套用310

8 4 1微反應器發展概況310

8 4 2微反應器的特點310

8 4 3微反應器在含能化合物合成中的套用313

8 5 小型管式反應器檢測技術314

8 5 1光學檢測法315

8 5 2電容檢測法317

8 5 3電導檢測法320

參考文獻334