CS227913B1 - Spósob výroby 1,3,5,7-tetranitro-1,3,5,7-tetraazacyklooktánu nitrolýzou 1,5-diacetyl-3,7-dinitro-1,3,5,7-tatraazacyklooktánu - Google Patents

Description

Vynález se týká výroby 1,3,5,7-tetranitro-1,3,5,7-tetraazacyklooktánu nitrolýzou

1,5-dlacetyl-3,7-dlnltro-1,3,5,7-tetraazacyklooktánu zmesou kyseliny duslčnej a oxidu dusičného, pričom podmienky reskcie sú volená tak, Se priaznivo ovplyvňujú ekonomiku procesu.

1,3,5,7-tetranitro-1,3,5-7- tatraazecyklooktán, nasávaný tiež oktogán a označovaný kódom HMX, sa bažné vyrába nitrolýzou hexametylántetramínu, s výhodou v prostředí kyseliny octovej a aeetanhydridu, alebo nitrolýzou 1,5-endometylán-3,7-dinitro-1,3-5,7-tetraazacyklooktánu (Orlova E. Ju. a kol.: Oktogen - termostojkoje vzryvčatoje veSčestvo,

Izdat. Nedra. Moskva, 1978).

V posledných rokoch sa však v llteratúre objevili údaje o proeesoch výroby oktogánu, vychádsajúce tiež z hexametylántetramínu, ktorý je však najprv převedený na 1,5-dialkanoyl-3,7-endometylén-1,3,5,7-tetraazacyklooktén (Slele V. I., Warman M., Gilbert Ε. E.:

J. Heteroeyel. Chem. 1974, 11. 237; OSA pat. č. 3 850 923) a taň je potom dalej nitrolyzovaný na oktogán. Postupy založené na tejto báze vykazujú vyššiu výťažnosť čistejšleho 1,3,5,7-tetranitro-l,3,5,7-tetraazacyklooktánu než klasická nitrolýza hexametylántetramínu.

Velmi atraktívnou pre prax se javí metoda syntézy oktogánu, vychádzajúca z 1,5-diacetyl-3,7-endoraetylén-1,3,5,7-tetraazacyklooktánu (USA jtet. č. 3 849 414 a č. 3 850 923), ktorý je nitrolýzou v prostředí kyseliny sírovej vo veTml vysokých výťažkoch provedený na 1,5 -diacetyl-3,7-dinitro-1,3,5,7-tetraazacyklooktán, označovaný kódom DABN (USA pat. číslo 3 926 953) a ten je potom nitrolyzovaný nitračnými zmesami, obsahujúclmi až 50 % hmot. oxidu dusičného, na oktogán (USA pat. č. 3 939 148).

Výťažky 1,5-diacetyl-3,7-dinitro-1,3,5,7-tetraazacyklooktánu, počítaná na vstupujúci hexametylántetramín, se udávajú 91 až 98 %-né oproti teorii (USA pat. č. 3 850 923 a č. 3 926 953) a výťažnosť nitrolýzy uvedenej látky na oktogán je v závislosti od reakčných podmienok 41 až 98 %-ná oproti teorii (USA patent č. 3 939 148).

Nevýhodou známého postupu nitrolýzy 1,5-diacetyl-3,7-dinotro-1,3,5,7-tetraazaeyklooktánu je fakt, že pre zabezpečenie vysokej výťažnosti oktogánu je potřebný velký přebytek čerstvo destilovanéj bezvodej kyseliny duslčnej oproti teorii (USA pat. č. 3 939 148), tak napr. pre dosiahnutie 98 %-nej výťažnosti čistého oktogánu je na 1 hmot. dlel DADN do reakcie braná 33,7 hmot. dielov bezvodej kyseliny duaičnej a 11,23 hmot. dielov oxidu fosforečného .

Pri reakci! nitračného štiepenia 1,5-diacetyl-3,7-dlnitro-1,3,5,7-tetraazacyklooktánu zmesami obsahujúclmi oxid dusičný v závislosti na reakčných podmienkach, no v nemalej miere aj na zdroji tohto oxidu (kombinácla kyseliny duslčnej a oxidu fosforečného alebo oxidu sírového alebo anhydridu kyseliny trlfluóroctovej alebo roztok oxidu dusičného v nitrometáne alebo v kyselině duslčnej (USA pat. č. 3 939 148) doóházda k štiepeniu aj 1,3,5,7-tetraazacyklooktánového skeletu.

Túto nežladucu reakciu i v případe syntézy iných cyklických nltramínov je možná potlačiť komponentom schopným jednak vystupovat v acidolytických rovnováhách na stráně produktov týchto reakcil a jednak vykazuje voči oxidom dusíka vyššiu afinitu než nitroly-. zovaná substancia. Ako vyplývá z nedávných poznatkov (USA pat. č. 3 926 953, čs. autorské osved. č. 206 382, č. 227 906, č. 213 509 je takým komponentom napr. močovina.

Ροάΐ’β tohto vynálezu sa spfisob výroby 1,3,5,7-tetranitro-1,3,5,7-tetraazacyklooktánu nitrolýzou 1,5-diacetyl-3,7-dinitro-1,3,5,7-tetraazacyklooktánu kyselinou dusičnou obsahujúcou oxid dusičný uskutočňuje tak, že proces nitrolýzy prebieha v přítomnosti močoviny do nitrolyzačného systému pridanej v množstve 0,05 až 10,0 % hmot., s výhodou v množstve 0,5 až 5,0 % hmot., počítané na hmotnost do reakcie braného 1,5-diacetyl-3,7-dinitro-1,3,5,7-tetraazacyklooktánu.

Výhodou .tohto vynálezu okrem už spomínaného ekonomického účinku je potenciálně možnost z výšeni a stability reakčnej zmesi, a tedy aj bezpečnosti procesu, nakoTko stabilizujúci vplyv močoviny a jej derivétov v reakciach nitrolytiokých je dobré známy (čs. pat. č. 97 100; Kadeřábek V., Denkstein J.: Coll. Czech. Chem. Commun. 1960, 25. 1070; čs. autorské osved. č. 227 903 a iné.

Nový a vyšší účinok dosahovaný v zmysle tohto vynálezu nebol v literatúre popísaný a je dokumentovaný nasledujúoimi príkladmi prevedenia.

'Přikladl

210 obj. dielov kyseliny dusičnej 97,15 %-nej s obsahom pod 0,2 % hmot. analytickej ky seliny dusitej ( t.j. 307 hmot. dielov kyseliny dusičnej bezvodej) sa za stálého aieSania ochladí na teplotu -10 °C. So vyohladenej kyseliny sa vnáča 120 hmot. dielov oxidu fosforečného tak, aby teplota výslednej zmesi nepresiahla 25 °C. Po vneseni oxidu fosforečného sa zmes vyhrieva na teplotu 33 až 36 °C pri tejto teplote za neustálého miešania sa přidá 20 hmot. dielov 1,5-diacetyl-3,7-dinitro-1,3,5,7-tetraazacyklooktánu.

Potom je rezultujúca reakčná zmes v priebehu 4 až 6 minút vyhriatá na teplotu 58 až 62 °C a v tomto taplotnom rozmedzí je udržiavaná 15 minút. Po tejto době je směs bez predchodzieho vychladenia naliata do 500 obj. dielov studenej vody. Takto vzniklá suspenzia sa privedle do varu a v ňom udržiava tak dlho, pokial* nepřestáná unikat oxidy dusíka (cca 20 až 30 minút).

Po vychladaní suspenzie na teplotu 18 až 25 °C je produkt izolovaný flltráciou a na filtri premytý vodou do neutrálnej reakcie filtrátu. Po vysušení pri 90 až 95 °C je u takto získaného oktogénu stanovená teplota topenia. Tento základný postup sa niekoTkokrát zopakuje s tým, že súčasne s dávkovaným 1,5-diacetyl-3,7-dinitro-1,3,5,7-tetraazaeyklooktánom je přidávané do predloženej kyseliny dusičnej aj určité množstvo močoviny. Výsledky reprezentuje tabuTka.

Zo závislosti na množstva do reakčného systému pridanej močoviny je patrné, že optimálny prídavok močoviny je 1,7 až 2,5 * hmot., počítané na navážku 1,5-diacetyl-3,7-dlaitro-1,3,5,7-tetraazacykleoktánu. Ďalej je z tejto závislosti zřejmé, že za daných experimentálnych podmienok je možné dosiahnut až 85,26 % oproti teorii výtažku čistého oktogénu pri spotrebe 15,35 hmot. dielov kyseliny dusičnej ako bezvodej, 6 hmot., dielov oxidu fosforečného a 0,02 hmot. dielov močoviny na 1 hmot. diel do reakcie braného 1,5-diacetyl-3,7-dinitro-1,3,5,7-tetraazacyklooktánu.

Claims (1)

1. PPEDMET VYNÁLEZU

   Spfisob výroby 1,3,5,7-tetranitro-1,3,5,7-tetraazacyklooktánu nitrolýzou 1,5-diacetyl-3,7-dinitro-1,3,5,7-tetraazacyklooktánu kyselinou dusičnou obsahujúcou oxid dusičný, vyznačujúci sa tým, Se proces nitrolýzy sa uskutečňuje v přítomnosti močoviny do nitrolyzačného systému prldanej v množstve 0,05 až 10,0 % hmot., s výhodou v množstve 0,5 až 5,0 K hmot., počítané na hmotnost do reakcie braného 1,5-diacetyl-3,7-dlnitro 1,3,5,7-tetraasacyklooktánu.