立方烷的合成

立方烷的合成第1页，课件共12页，创作于2023年2月9/4/2023主要性质：化学式摩尔质量密度熔点C8H8104.15g·mol−11.29131CAS号

277-10-01

SMILES

C12C3C4C1C5C4C3C25识别：数据来自25°C，100kPa第2页，课件共12页，创作于2023年2月9/4/2023立方烷的结构第3页，课件共12页，创作于2023年2月9/4/2023立方烷:立方烷（C8H8）为人工合成的烷烃，又称为五环辛烷。八个碳原子对称的排列在立方体的八个角上。此烷烃属于Platonichydrocarbon的一种，外观为有光泽的晶体。立方烷曾一度被认为不可合成，因其90度键角被认为张力过大而不稳定。令人惊奇的是，由于缺乏分解路径，立方烷动力学上很稳定。不过，当立方烷的八个顶点全被硝化后得到的八硝基立方烷，则是史上最猛烈的炸药。单位质量炸药施放的能量是已经合成出来的炸药里最高的。立方烷和其衍生物具有很多重要性质。对热不稳定，200°C可分解。可以溴代环戊烯酮的二聚体经一系列复杂反应，最后从甲醇溶液中结晶析出；也可通过光化学反应合成；也可由环丁二烯与2,5-二溴对苯醌合成。第4页，课件共12页，创作于2023年2月9/4/2023合成路线如下：溴代环戊烯酮的二聚体经如右复杂反应，最后从甲醇溶液中结晶析出。第5页，课件共12页，创作于2023年2月9/4/2023八硝基立方烷的合成八硝基立方烷（英文：Octanitrocubane，ONC）是一种新型高能炸药，分子式为C8(NO2)8，由立方烷的氢全部被硝基取代制得。它与三硝基甲苯类似，对震动的敏感度比较低，甚至用锤子砸也不会爆炸。八硝基立方烷中存在张力，碳-碳键的键角为90°，与sp3杂化碳原子的109°28'相差很大；分解产物也是很稳定的二氧化碳和氮气，因此八硝基立方烷的爆炸性非常强，是性能最强的几种炸药之一。它比奥克托今（HMX）的威力大20-25%。C8(NO2)8

→8CO2

↑+4N2↑第6页，课件共12页，创作于2023年2月9/4/2023化合物名称化学式摩尔质量撞击感度摩擦感度密度爆度TNT相当量SMILES八硝基立方烷C8N8O16464.1296g/mol

低低1.979g/cm3

10,100

m/s

2.7O=N(=O)C12C3(N(=O)=O)

C4(N(=O)=O)C1(N(=O)=O)

C5(N(=O)=O)C2(N(=O)=O)

C3(N(=O)=O)C45N(=O)=O八硝基立方烷的主要性质注：以上数据来自25°C，100kPa第7页，课件共12页，创作于2023年2月9/4/2023八硝基立方烷的结构式八硝基立方烷的微观构型八硝基立方烷的球棍模型第8页，课件共12页，创作于2023年2月9/4/2023八硝基立方烷的合成路线如下图所示：第9页，课件共12页，创作于2023年2月9/4/2023第10页，课件共12页，创作于2023年2月9/4/20231.首先立方烷甲酸分别与氯化亚砜及光气在光照下作用，发生立方体中四面体四个顶点碳的氯羰基化，生成四酰氯衍生物。2.然后与叠氮三甲基硅烷发生Curtius重排反应生成异氰酸酯，再用二甲基双环氧乙烷氧化，得到四硝基立方烷。3.受硝基吸电子效应的影响，四硝基立方烷具有非常强的酸性，大约是立方烷的1020倍。因此它与双(三甲硅基)氨基钠反应可被脱去质子，生成顶点碳的碳负离子，再用四氧化二氮硝化，便可获得五硝基取代物。4.接下来继续用该法硝化，可以依次获得六硝基立方烷、七硝基立方烷。5.最后的一步需要用到双(三甲硅基)氨基锂作碱性试剂，并用亚硝酰氯硝化，臭氧处理，得到八硝基立方烷。合成步骤如下：第11页，课件共12页，创作于2023年2月9/4/2023八硝基立方烷与其分解产物都是无毒的。反应中不产生水，因此基本上不会有烟雾产生。合成八硝基立方烷的意义：八硝基立方烷的合成对历史来说是一种对科学的探究，该合成能够说明科学的探究是永无止境的。同时这个世界增加了一种新的化合物。八硝基立方烷中存在张力，碳-碳键的键角为90°，与sp3杂化碳原子的109°28‘相差很大；分解产物也是很稳定的二氧化碳和氮气，因此八硝基立方烷的爆炸性非常强，是性能最强