Способ получения 1,1,2,2-тетракис-(нитроксиметил)-1,2-динитроэтана

Способ получения 1,1,2,2-тетракис-(нитроксиметил)-1,2-динитроэтана

Реферат

Изобретение относится к органическому синтезу, в частности к способу получения 1,1,2,2-тетракис-(нитроксиметил)-1,2-динитроэтана, который может найти применение в качестве взрывчатого вещества.

Известен двухстадийный способ получения 1,1,2,2-тетракис-(нитроксиметил)-1,2-динитроэтана (1) ( Патент США №2012/0108838 А1 от 3 мая 2012 года) гидролизом 5,5'-бис-(2,2-диметил-5-нитро-1,3-диоксана) (2) до 1,1,2,2-тетракис-(гидроксиметил)-1,2-динитроэтана (3) с последующим его нитрованием:

По патенту первую стадию процесса - гидролиз соединения 2 проводят по методике:

Через суспензию 25,6 г (0,08 моль) соединения 2 в 200 мл метанола барботируют газообразный хлористый водород до насыщения, закупоривают реакционный сосуд и оставляют при комнатной температуре на 48 часов. После удаления летучих компонентов остаток растирают горячим хлороформом и получают 8,1 г (85%) соединения 3 с т.пл. 100-102°C.

Вторую стадию процесса - нитрование соединения 3 проводят по методике:

Смешивают 50 мл уксусной кислоты и 50 мл уксусного ангидрида, полученный раствор охлаждают до 0°C. Затем при перемешивании по каплям добавляют 34 г 98%-ной азотной кислоты с такой скоростью, чтобы температура реакционной массы не была выше 5°C. Реакционную смесь перемешивают при 0°C 20 минут, добавляют порциями 12 г (0,05 моль) соединение 3, перемешивают при 0°C 2 часа и температуру повышают до 20°C, и при этой температуре перемешивают 1 час. Затем реакционную смесь выливают при перемешивании в 200 мл ледяной воды. Выпавший осадок отделяют фильтрацией, промывают водой и получают 20 г сырого продукта 1, кристаллизация которого из изопропилового спирта дает 18 г (85%) соединения 1 с т.пл. 85-86°C.

Этот способ принят нами за наиболее близкий аналог.

Недостатками аналога являются:

- двухстадийность процесса;

- использование коррозионно-активного хлористого водорода;

- длительность процесса гидролиза продукта 2;

- необходимость удаления легколетучих компонентов;

- необходимость промывки осадка горячим хлороформом;

- использование прекурсора - уксусного ангидрида;

- опасность процесса нитрования из-за образования в ходе реакции ацетилнитрата.

Технической задачей изобретения является разработка способа получения 1,1,2,2-тетракис-(нитроксиметил)-1,2-динитроэтана (1), лишенного вышеуказанных недостатков.

Технический результат достигается тем, что гидролиз и нитрование 5,5'-бис-(2,2-диметил-5-нитро-1,3-диоксана) (2) проводят в одну стадию путем обработки его концентрированной азотной кислотой.

Отличительными признаками изобретения являются:

- одностадийность процесса;

- исключение из процесса таких веществ, как коррозионно-активного хлористого водорода, прекурсора уксусного ангидрида и токсичных хлороформа и метанола;

- исключение стадии гидролиза и отгонки летучих компонентов;

- исключение стадии обработки осадка после отгонки летучих компонентов горячим хлороформом;

- простота проведения процесса.

Способ получения 1,1,2,2-тетракис-(нитроксиметил)-1,2-динитроэтана иллюстрируется следующим примером.

В колбу, снабженную механической мешалкой и обратным холодильником, загружают 33 мл (49,5 г, 0,78 моль) 98%-ной азотной кислоты, при перемешивании и температуре -2÷-10°C порционно добавляют 2,4 г (0,0075 моль) 5,5'-бис-(2,2-диметил-5-нитро-1,3-диоксана) (2) в течение 15 минут. Затем перемешивают реакционную массу при температуре -5÷0°C в течение 3-х часов и выливают в 167 мл холодной воды. Выпавшие светлосерого цвета кристаллы отфильтровывают, промывают водой, высушивают на воздухе. Выделяют 2,2 г (70%) продукта-сырца с т.пл. 74°C. После перекристаллизации из изопропилового спирта выход продукта 1 составляет 2,1 г (67%), т.пл. 84°C.

Данные ИК- и ЯМР ¹Н спектров соединения 1 совпадают с данными, приведенными в патенте США.

Способ получения 1,1,2,2-тетракис-(нитроксиметил)-1,2-динитроэтана из 5,5'-бис-(2,2-диметил-5-нитро-1,3-диоксана) путем постадийного гидролиза и нитрования продукта гидролиза, отличающийся тем, что гидролиз и нитрование продукта проводят в одну стадию путем обработки его концентрированной азотной кислотой.