CS238443B1 - Sposob výroby l,3,5,7-tetranitro-l,3,5,7-tetraazacyklooktánu - Google Patents

Abstract

Vynález pojednává o výrobě 1,3,5,7-tetranitro-l,3,5,7-tetraazacyklooktánu nitračným štiepením l,5-diacetyl-3,7-dinitro-l,3,5,7-tetraazacyklooktánu, označovaného kódom DADN, kyselinou dusičnou s obsahom oxidu dusičného, pri čom je do reakčného systému přidávaná nitromoěovína v množstve 0,5 až 10 % hmot. na hmotnost východiskového DADN. Postup je použitelný vo výrobě oktogénu i pri vývoji nových postupov výroby tejto substancie.

Description

Vynález sa týká sposobu výroby 1,3,5,7-tetranitro-l,3,5,7-tetraazacyklooktánu, nazývaného oktogén, nitrolýzou l,5-diacetyl-3,7-dinitro-l,3,5,7-tetraazacyklooktánu kyselinou dusičnou, obsahujúcou oxid dusičný, za přítomnosti nitromočoviny v reakčnej zmesi.

Běžný spósob výroby 1,3,5,7-tetranitro-1,3,5,7-tetraazacyklooktánu, nazývaného oktogén a označovaného kódom HMX, spočívá v nitrolýze hexametyléntetramínu a/alebo l,5-metano-3,7-dinitro-l,3,5,7-tetraazacyklooktánu (označovaný DPT) — viď bibliografiu v E. Ju. Orlova: Oktogen — termostojkoe vzryvčatoe veščestvo; Izdat. Nedra, Moskva, 1978. V poslednom desaťročí sa však pozornost upriamuje na procesy výroby oktogénu cez l,5-dialkanoyl-3,7-metano-l,3,5,7-tetraazacyklooktány: ich příprava je popísaná na příklad v prácach: V. I. Siele, M. Warmann a Ε. E. Gilbert: J. Heterocycl. Chem. 1974, 11, 237; US pat. 3 850 923 a 3 849 414.

Velmi technicky atraktívnou metodou syntézy oktogénu je aplikácia l,5-diacetyl-3,7-dinitro-l,3,5,7-tatraazacyklooktánu, označovaného DADN, ako východiskovej substancie (U. S. pat. 3 939 148). DADN rezultuje z hexametyléntetramínu cez l,5-diacetyl-3,7-metano-l,3,5,7-tetraazacyklooktán vo výťažkoch 91 až 98 °/o oproti teórii (U. S. pat. 3 850 923 a 3 926 953). Nitrolýza DADN kyselinou dusičnou, obsahujúcou až 50 % hmot. oxidu dusičného, v závislosti od reakčných podmienok a v malej miere od zdroja oxidu dusičného, poskytuje oktogén v 41 až 98 °/o výtažku oproti teórii (U. S. pat. 3 939 148). Nevýhodou tohto popísaného postupu nitrolýzy DADN je fakt, že pre zabezpečenie vysoké] vytažnosti procesu je nutné aplikovat čerstvo destilovaná kyselinu dusičnú bezvodú vo veíkom přebytku oproti teórii (U. S. pat. 3 939 148). Tak na příklad pre získanie 1 hmot. dielu oktogénu 100%-nej čistoty a vo výtažku 98 % oproti teórii je potřeba 34,5 hmot. dielu čerstvo destilovanej kyseliny dusičnej a 11,5 hmot. dielu oxidu fosforečného

Hlavnou vedfajšiou reakciou nitrolýzy DADN je štiepenie 1,3,5,7-tetraazacyklooktánoveného skeletu. Okrem reakčných podmienok v obecnom zmysle slova je priebeh tejto nežiadúcej reakcie závislý i na druhu zdroja oxidu dusičného kombinácia kyseliny dusičnej a oxidu fosforečného, alebo oxidu sírového alebo anhydridu kyseliny trifluóroctovej alebo roztok oxidu dusičitého v kyselině dusičnej — vid U. S. pat. 3 939 148).

Podl'a najnovších poznatkov je výťažnosť a bezpečnost procesu nitračného štiepenia a/ /alebo nitrácie amínov, ich N-substituovaných derivátov a amidov, na cyklické nitramíny priaznivo ovplyvnená prítomnosťou niektorých aditív v reakčnej zmesi (vid na příklad čs. autorské osvedčenia č. 206 382, 213 509, 214 311, 218 703, a ďalšie), ktoré tu figurujú v podstatě ako katalyzátory treťej generácie. V zmysle tohto vynálezu je výroba oktogénu uskutočňovaná nitračným štiepením l,5-diacetyl-3,7-dinitro-l,3,5,7-tetraazacyklooktánu kyselinou dusičnou, obsahujúcou oxid dusičný, za přítomnosti nitromočoviny, pridávanej do reakčného systému v množstve 0,05 až 10 % hmot., počítané na hmotnost do reakcie braného l,5-diacetyl-3,7dinitro-l,3,5,7-tetraazacyklooktánu.

Výhodou postupu podía tohto vynálezu je tá skutočnosť, že sa nevyžaduje čerstvo destilovaná kyselina dusičná, pri čom je dosiahnuté zvýšenie výťažnosti procesu. Přítomnost nitromočoviny v reakčnej zmesi velmi silno eliminuje vývin oxidov dusíka, čo potenciálně zvyšuje bezpečnost procesu (menované oxidy su katalyzátormi nežladúcich oxidačných pochodov v reakčnom systéme).

Vyšší účinok, dosahovaný v zmysle tohto vynálezu, nebol v literatúre doposial popísaný; dokumentujú ho nasledujúce příklady, ktoré však v žiadnom případe nevylučujú možnú varlabillitu spósobu výroby podía tohto vynálezu.

Příklad 1

K 200 objem, dielom kyseliny dusičnej 98,1 percentnej s obsahom pod 0,3 % hmot. analytické] kyseliny dusitej, předloženým v nitračnom aparáte, je za miešania a chladenia pod teplotu 40 °C vnesených 100 hmot. dielov oxidu fosforečného. Do rezultujúceho roztoku je jednorázovo za miešania vnesených 20 hmot. dielov l,5-diacetyl-3,7-dinitro-1,3,5,7-tetraazacyklooktánu (DADN) a teplota reakčnej zmesi je opatrné zvýšená na 54 až 57 °C, na ktorých je udržiavaná 30 minút. Potom je obsah nitračného aparátu naliatý do 1500 objem, dielov 20 až 22 °C teplej vody a rezultujúca suzpenzia je filtrovaná. Produkt na filtri je premývaný vodou až do neutrálnej reakcie filtrátu a potom je 3 hod. sušený pri 90 až 95 °C. Takto získaný technický oktogén je možné velmi malých množstiev vedlejších produktov zbaviť jeho zohrievením v 70%-nej kyselme dusičnej.

Rezultuje 15 hmot. dielov oktogénu o teplote topenia 278—281 °C; výfažok představuje 73,58 °/o teorie.

Příklad 2

Postupuje sa podía příkladu 1, len aplikovaný DADN obsahuje 2 hmot. diely nitromočoviny; reakcia sa vyznačuje velmi zníženým vývojom oxidov dusíka oproti priebehu podía příkladu 1.

Rezultuje 16 hmot. dielov oktogénu o teplote topenia 282—283 °C; výťažok představuje 78,43 % teorie velmi čistého produktu (dosiahnuté prídavkom 10 % hmot. nitromočoviny na návažok DADN).

Příklad 3

K 110 objem, dielom kyseliny dusičné) rovnakej kvality, ako v příklade 1, je za rovnakých podmienok, ako v příklade 1, nadávko5 váných SO hmot. dielov oxidu fosforečného a potom do rezultujúceho roztoku 10 hmot. dielov DADN jednorázovo. Po 30-minútovom miešaní pri teplote 59 až 61 °C je reakčná zmes nahatá do 1000 objem, dielov vody cca 20 °C teplej a rezultujúca suzpenzia je spracovaná, ako v příklade 1.

Množstvo nitromočoviny v DADN hmot. hmot. % na diely návažok

DADN

Tento základný postup je opakovaný s apli káciou DADN, obsahujúceho určité množ stvo nitromočoviny. Výsledky prezentuje ta belárny prehlad:

Výťažok oktogénu hmot. % oproti diely teorii

Nekorigovaná teplota topenia oktogénu (°C)

0,00	0,0	8,4	82,35	279—280
0,05	0,5	8,6	84,10	280—281,5
0,50	5,0	8,7	85,29	279—280,5

PREDMET

Claims (1)

1. Sposob výroby l,3,5,7-tetranitro-l,3,5,7-tetrazacyklooktánu nitračným štiepením 1,5-diacetyl-3,7-dinitro-l,3,5,7-tetraazacyklooktánu kyselinou dusičnou, obsahujúcou oxid dusičný, vyznačujúci sa tým, že proces nitroVYNÁLEZU lýzy sa uskutočňuje v přítomnosti nitromo· čoviny do reakčného systému pridávanej \ množstve 0,5 až 10 % hmot. na hmotnost východ skového 1,5-diacety 1-3,7-dinitro-l, 3,5,7 -tetraazacyklooktánu.