專利名稱：四環(huán)十烷烯烴二聚體的合成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種張力環(huán)籠型碳?xì)浠衔镆凰沫h(huán)十烷烯烴二聚體(又稱金剛烷烯烴二聚體)的合成方法，此方法合成出的碳?xì)浠衔锏漠a(chǎn)率高、純度高，且該反應(yīng)方法簡單、成本低。該化合物可用作火箭發(fā)動(dòng)機(jī)中的高密度碳?xì)淙剂匣蚋吣芴砑觿?br> 背景技術(shù)：
張力環(huán)籠型碳?xì)浠衔镉捎诨衔锓肿又芯哂协h(huán)張力能，提高了燃燒熱值。當(dāng)吸熱裂解時(shí)，一旦某一個(gè)鍵被打破，整個(gè)分子就很快破碎，釋放出能量，并減輕積碳現(xiàn)象的發(fā)生，具有明顯的性能優(yōu)勢。而高密度張力環(huán)籠型碳?xì)浠衔锸且环N特殊類型的高能量密度材料(HEDM)，它們的分子全部或大部分由碳、氫兩種元素組成，具有正的生成熱和較高的密度值(P 彡 lg/cm3)。近二十年來，美國將高密度張力環(huán)籠型碳?xì)浠衔镒鳛镠EDM目標(biāo)，合成了一系列張力環(huán)化合物，其中最重要的是多環(huán)烴和籠形烴。特別是后者，由于多環(huán)的稠合，成為高度變形結(jié)構(gòu)，具有更大的張力能和密度。其中四環(huán)十烷衍生物為高密度燃料中重要的一類。隨著四環(huán)十烷衍生物平均碳原 子數(shù)增加，燃料比重、閃點(diǎn)、最低泵送溫度和凈燃燒熱值均增大。該碳?xì)淙剂喜皇峭ㄟ^合成得到的，而是Mobil公司油氣生產(chǎn)中的少量副產(chǎn)物，雖然對(duì)于其大規(guī)模的應(yīng)用有較大的限制，但由于其具有較大的密度和高燃燒值，同樣受到了各國研究機(jī)構(gòu)的重視。四環(huán)十烷烯烴二聚體是兩個(gè)籠型四環(huán)十烷結(jié)構(gòu)通過雙鍵連接在一起的碳?xì)浠衔铮涿芏葹?.14g/cm3，質(zhì)量熱值為42.14MJ/kg，不像四環(huán)十烷一樣容易升華。而且其合成原材料來源廣泛，在成本上具有極大的優(yōu)勢，在軍事及航天領(lǐng)域中均具有廣闊的應(yīng)用前景。
權(quán)利要求
1.一種四環(huán)十烷烯烴二聚體的合成方法，是以四環(huán)十烷酮為起始原料，在溶劑中采用組合還原劑為TiCW-LiAlH4，在催化劑吡啶的作用下，進(jìn)行羰基還原偶聯(lián)反應(yīng)，合成出目標(biāo)化合物。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述四環(huán)十烷烯烴二聚體的合成方法，其特征在于:所述羰基還原偶聯(lián)反應(yīng)為:無水四氫呋喃加入反應(yīng)器中，在氬氣保護(hù)下，(TC滴加組合還原劑TiCl4 +LiAlH4,室溫下攪拌30分鐘后加熱至60-70°C回流30分鐘，再次降溫至(TC ±2°C，先加入吡啶，然后滴加溶解四環(huán)十烷酮的四氫呋喃溶液，移去冷卻裝置，加熱至60-70°C回流24±2小時(shí)小時(shí)，冷卻至室溫；其中四環(huán)十烷酮=TiCl4 =LiAlH4的投料摩爾比為:1:0.9-1.3:2.1-2.5 ;催化劑用量為四環(huán)十烷酮摩爾量的0.91-0.95倍，溶劑的用量為四環(huán)十烷酮質(zhì)量的10-12倍。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述四環(huán)十烷烯烴二聚體的合成方法，其特征在于還包括:滴加10%碳酸鉀溶液，經(jīng)過濾、無水乙醚洗和水洗后，干燥得四環(huán)十烷烯烴二聚體。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述四環(huán)十烷烯烴二聚體的合成方法，其特征在于:四環(huán)十烷酮:TiCl4 =LiAlH4 的 投料摩爾比為:1:1.1:2.3。
全文摘要
本發(fā)明提供一種四環(huán)十烷烯烴二聚體的合成方法。以四環(huán)十烷酮為起始原料，通過羰基還原偶聯(lián)反應(yīng)，合成出一種張力環(huán)籠型碳?xì)浠衔铩沫h(huán)十烷烯烴二聚體(C20H28),本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，合成工藝簡單、低成本、合成產(chǎn)率高、并且產(chǎn)物純度高；只需一步反應(yīng)即可合成出目標(biāo)化合物，且產(chǎn)率達(dá)到87%左右，產(chǎn)物純度98%以上，四環(huán)十烷烯烴二聚體可作為固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料或燃料添加劑。
文檔編號(hào)C07C13/61GK103204758SQ201210547509
公開日2013年7月17日 申請(qǐng)日期2012年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月17日
發(fā)明者魯統(tǒng)潔, 蔡克龍, 陳克海, 韋偉, 葉丹陽, 邱賢平, 金鳳 申請(qǐng)人:湖北航天化學(xué)技術(shù)研究所