Способ получения n-бутил(2-нитроксиэтил) нитрамина

Авторы патента:

Владельцы патента RU 2323924:

Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский институт полимерных материалов" (RU)

Изобретение относится к способу получения высокоэнергетического пластификатора твердых ракетных топлив N-бутил(2-нитроксиэтил)нитрамина. Описывается способ получения N-бутил(2-нитроксиэтил)нитрамина, включающий нитрование n-бутиламиноэтанола смесью азотной кислоты и уксусного ангидрида в присутствии хлористого цинка, при этом n-бутиламиноэтанол дополнительно обрабатывают эквимолекулярным количеством уксусной кислоты и реакционную смесь выдерживают при температурах (30-35)°С 30 мин, (40-45)°С 30 мин, (55-60)°С 60 мин. Технический результат - повышение выхода целевого продукта и снижение взрыво- и пожароопасности технологического процесса.

Изобретение относится к области получения N-бутил(2-нитроксиэтил)-нитрамина, используемого в качестве высокоэнергетического пластификатора твердых ракетных топлив [Kala P.С Rao, Aurun К.Sikder, Mahadev A.Kulkaeni, Melind M.Bhalerao, Balkrisha R. Yandhe. Propellant, Explosives, Pyrotechnics. 2004. v.29.2. p93-98].

Известны способы получения N-бутил(2-нитроксиэтил)нитрамина нитрованием n-бутиламиноэтанола смесью 98%-ной азотной кислоты с уксусным ангидридом в присутствии хлорид иона [О.Т.Blomquist, F.T.Fiedorik. US Pat. 2485855. October 25.1949; О.Т.Blomquist, F.T.Fiedorik. US Pat. 2678946. May 18.1954; M.B.Frankel, C.R.Vannerman. J. Org. Chem. 1959.23. p.1810; P.A.Silver, N.F.Stanley. JANNAF, Propulsion meeting, v.2. 10.09.1990. p.515]. Способы отличаются друг от друга порядком ввода компонентов, видом галоидного катализатора (ZnCl₂, HCl и др.), температурными режимами и молярными соотношениями компонентов. Выход N-бутил(2-нитрокси-этил)нитрамина составляет 50-70%.

Недостатком указанных способов является невысокий выход продукта, высокая опасность технологического процесса, связанная с возможностью самовоспламенения n-бутиламиноэтанола при дозировании его в концентрированную азотную кислоту или нитрующую смесь.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является взятый за прототип способ получения N-бутил(2-нитроксиэтил)нитрамина нитрованием n-бутиламиноэтанола смесью азотной кислоты с уксусным ангидридом в присутствии хлорида цинка с дозированием n-бутиламиноэтанола не на поверхность, а в слой концентрированной азотной кислоты при температуре не выше 22°С и дальнейшем дозировании раствора хлорида цинка в уксусном ангидриде при температуре 25-30°С, выдержке реакционной смеси при этой температуре и выделением N-бутил(2-нитроксиэтил)нитрамина известными приемами. Выход 80% [Kala P.C Rao, Aurun К.Sikder, Mahadev A.Kulkaeni, Melind M.Bhalerao, Balkrisha R.Yandhe, Propellant, Explosives, Pyrotechnics. 2004. v.29.2. p.93-98].

Данный способ более безопасен, чем описанные выше, но дозирование в слой азотной кислоты сложно в технологическом оформлении и не исключает полностью вероятность разложения реакционной смеси со вспышкой из-за возможных местных перегревов.

Технической задачей изобретения является повышение выхода N-бутил(2-нитроксиэтил)нитрамина и снижение взрыво- и пожароопасности технологического процесса.

Поставленная задача решается за счет того, что n-бутиламиноэтанол смешивают с эквимолекулярным количеством уксусной кислоты с последующей обработкой уксуснокислой соли нитрующей смесью (азотная кислота-уксусный ангидрид) в присутствии хлористого цинка при температуре до 30°С и ступенчатой выдержкой реакционной смеси при температуре (30-35)°С, (40-45)°С по 30 мин, (55-60)°С в течение 60 мин. По завершении выдержки реакционную смесь выливают в лед и выделяют N-бутил(2-нитрокси-этил)нитрамин известными приемами. Выход N-бутил(2-нитроксиэтил)нитрамина составляет 90%.

Существенное отличие изобретения заключается в том, что введение при нитровании n-бутиламиноэтанола стадии получения уксуснокислой соли и дозировка в нее нитрующей смеси (а не наоборот) приводит к значительному уменьшению окислительно-деструктирующей активности нитрующей смеси за счет разбавления реакционной смеси уксусной кислотой, выделяющейся при дозировании азотной кислоты. Это исключает возможность вспышки реакционной смеси в результате местных перегревов, упрощает технологический процесс, а ступенчатое повышение температуры при выдержке реакционной смеси обеспечивает повышение выхода N-бутил(2-нитроксиэтил)нитрамина на 10%.

Пример 1 (прототип). 100 мл 98% азотной кислоты помещают в четырехгорлую колбу, снабженную холодильником, механической мешалкой, термометром, капельной воронкой с длинной нагнетательной трубкой для подачи реагентов под поверхность азотной кислоты. Азотную кислоту охлаждают на ледяной бане и под ее поверхность при температуре не выше 22°С дозируют при перемешивании 117 г (1 моль) n-бутиламиноэтанола. Смесь перемешивают при комнатной температуре 15-30 мин и при температуре (25-30)°С дозируют через капельную воронку раствор 2,4 г (0,018 моль) хлористого цинка в 240 мл 97% уксусного ангидрида. После завершения дозировки смесь перемешивают 1 час, выливают в лед. Водный слой отделяют, нижний органический слой последовательно промывают 5% водным раствором соды, дистиллированной водой. Продукт сушат безводным сульфатом натрия, отделяют на вакуумной воронке и получают 160 г (80%) N-бутил(2-нитроксиэтил)нитрамина. Продукт характеризовали:

ИК-с, υ см^-1: 2990 (s, C-H str), 1650 (s, ONO₂ str), 1535, 1275 (s, N-NO₂ asym и sym), 835 (в, O-N)

Элементный анализ. Вычислено для C₆H₉N₅O₅(MB 207), %: С 34,78; Н 2,68; N 20,28. Найдено %: С 34,52; Н 6,02; N 20,15.

Пример 2. В реактор помещают 117 мас.ч. (1 моль) n-бутиламиноэтанола и при температуре (20±10)°С дозируют при перемешивании на поверхность реакционной смеси последовательно 60 мас.ч. (1 моль) ледяной уксусной кислоты, 151,2 мас.ч. (2,4 моль) 98%-ной азотной кислоты, 2,7 мас.ч. (0,02 моль) хлористого цинка, 244,8 мас.ч. (2,4 моль) уксусного ангидрида. Температуру реакционной смеси постепенно повышают и делают ступенчатую выдержку 30 мин при температуре 30-35°С, 30 мин при температуре 40-45°С, 60 мин при температуре 55-60°С. По окончании выдержки реакционную смесь охлаждают до комнатной температуры, сливают в ледяную воду, нейтрализуют карбонатом натрия до рН 7,0-7,3 и экстрагируют N-бутил-(2-нитроксиэтил)нитрамин хлороформом (2-300 мл). Экстракт моют дистиллированной водой, сушат над безводным сульфатом натрия, хлороформ отгоняют при уменьшенном давлении. Выход 186,3 г (90,0%).

ИК-с, υ см^-1: 2990 (s, C-H str), 1650 (s, ONO₂ str), 1535, 1275 (s, N-NO₂ asym и sym), 835 (в, O-N)

Элементный анализ. Вычислено для С₆H₉N₅O₅(МВ 207), %: С 34,78; Н 2,68; N 20,28. Найдено %: С 34,45; Н 2,75; N 19,91.

Как видно из примеров, новый способ получения N-бутил(2-нитроксиэтил)нитрамина более безопасен и позволяет увеличить выход продукта на 10%.

Способ получения N-бутил(2-нитроксиэтил)нитрамина, включающий нитрование n-бутиламиноэтанола смесью азотной кислоты и уксусного ангидрида в присутствии хлористого цинка, отличающийся тем, что n-бутиламиноэтанол дополнительно обрабатывают эквимолекулярным количеством уксусной кислоты и реакционную смесь выдерживают при температурах 30-35°С 30 мин, 40-45°С 30 мин, 55-60°С 60 мин.

Изобретение относится к способу получения динитродиазаалканов, которые могут быть использованы для получения порохов для боевых зарядов. .

Смесевой пластификатор // 2187498

Изобретение относится к смесевому пластификатору на основе нитроаминов, который предполагается использовать в качестве пластификатора различных полимеров. .

Смесевой пластификатор и способ его получения // 2187497

Изобретение относится к смесевому пластификатору на основе нитроаминов, который предполагается использовать в качестве пластификатора различных полимеров, а также к способу его получения.

Способ получения смесевого пластификатора (варианты) // 2169140

Изобретение относится к способам получения смесевого пластификатора "ТС", состоящего из 2,4-динитро-2,4-диазапентана, 2,4-динитро-2,4-диазагексана и 3,5-динитро-3,5-диазагептана.

Простые эфиры 3-нитро-3-азаалканолов-2 и способ их получения // 2161602

Изобретение относится к новым химическим соединениям класса простых эфиров нитраминоспиртов, а именно к простым эфирам 3-нитро-3-азаалканолов-2 формулы I R = CH3, C2H5; R' = C4H9; C2H4Cl, и способу их получения.

Смесевой пластификатор и способ его получения // 2157801

Изобретение относится к области органической химии, а именно предложен смесевой пластификатор полимеров, представляющий собой смесь N,N'-диалкилметилендинитраминов, а именно соединения общей формулы RNNO2CH2NNO2R (I), где R = CH3, C2H5 или CH2CH2ONO2, соединения общей формулы RNNO2CH2NNO2R' (II), где R имеет вышеуказанные значения; R' = CH2CH2ONO2, (CH2)3ONO2, или CH2CH(ONO2)CH3, соединения общей формулы R'NNO2CH2NNO2R' (III), где R' имеет вышеуказанные значения, при следующем соотношении компонентов, мас.%: I 3 - 76, II 20 - 52, III - остальное, который получается путем взаимодействия смеси двух N-алкилсульфаматов общей формулы R''NHSO3M, где R'' = CH3, C2H5 или CH2CH2OH, и общей формулы R'''NHSO3M, где R''' = CH2CH2OH, и общей формулы R'''NHSO3M, где R''' = CH2CH2OH, (CH2)3OH или CH2CH(OH)CH3, (M = K, Na, NH4), формальдегидом, при мольном соотношении 7 : 1 - 1 : 7 соответственно, с последующим нитрованием продукта реакции смесью азотной и серной кислот при пониженной температуре.

Смесевой пластификатор // 2157364

Изобретение относится к области органической химии, а именно предложен смесевой пластификатор полимеров на основе N,N'-диалкилметилендинитраминов, представляющий собой смесь N,N'-диалкилметилендинитраминов, включающую соединения общей формулы RNNO2CH2NNO2R (I), где R = CH3, C2H5 или CH2CH2N3, соединения общей формулы RNNO2CH2NNO2R' (II), где R имеет вышеуказанные значения, R' = CH2CH2N3, CH2CH(N3)CH3 или (CH2)3N3, и соединения общей формулы R'NNO2CH2NNO2R' (III), где R' имеет вышеуказанные значения при следующем соотношении компонентов, мас.%: I ~ 3-76, II ~ 20-52, III ~ остальное.

Способ получения смесевого пластификатора // 2148574

Изобретение относится к области органической химии, а именно к способу получения смесевого пластификатора, состоящего из 2,4-динитро-2,4-диазепентана, 2,4-динитро-2,4-диазагексана и 3,5-динитро-3,5-диазагептана, путем взаимодействия смеси N,N'-диметил- и N.N'-диэтилмочевин с олеумом и последующей обработки реакционной смеси фармальдегидом и азотной кислотой при охлаждении.

Смесевой пластификатор и способ его получения // 2061680

Изобретение относится к области органической химии, а именно, к смесевому пластификатору, состоящему из 2,4-динитразапентана (1), 2,4-динитразагексана (11) и 3,5-динитразагептана (111) смесь "ТС", и способу его получения.

Способ кристаллизации октогена // 2024495

Изобретение относится к технике получения октогена, применяемое в широких масштабах, как термостойкое взрывчатое вещество, где необходим октоген равноосной формы и определенной дисперсности по трем фракциям с преобладанием кристаллов более 250 мкм.

Способ получения вторичных нитраминов // 2378251

Изобретение относится к способу получения вторичных нитраминов общей формулыRR1NNO 2,где R-R1=CH3, С 2Н5, С3Н7, n-С4 Н9, i-C4H9,O 2NOCH2CH2 либоR+R 1=CH2CH2OCH2CH2 , (CH2)5, CH2CH2N(NO 2)CH2CH2, путем нитрования соответствующих вторичных аминов смесью азотной кислоты и уксусного ангидрида в присутствии катализатора - хлорида цинка при температуре 20-40°С, отличающемуся тем, что процесс ведут в среде диоксида углерода при давлении 80-100 атм

Способ получения первичных алифатических нитраминов // 2610282

Изобретение относится к области химии органических нитросоединений, а именно к способу получения первичных алифатических нитраминов общей формулы RNHNO2, где R=CH3, СН3СН2, СН3(СН2)2, СН3(СН2)4, циклогексил, O2NNH(CH2)2, O2NNH(CH2)3, H2NC(O)O(CH2)2, 2-нитраминоциклогексан-1-ил, которые могут найти применение в качестве малочувствительных энергоемких соединений или полупродуктов для их получения, а также при получении пластифицирующих агентов. Способ включает нитрование соответствующих N,N'-диалкилоксамидов или эфиров N-алкилкарбаминовой кислоты нитрующим агентом и обработку полученного при этом промежуточного нитросоединения аммиаком. При этом в качестве нитрующего агента используют оксид азота(V), а процесс проводят в среде низшего фторуглеводорода при давлении 6-45 бар, температуре 5-20°C, при мольном соотношении соответствующего исходного соединения и нитрующего агента 1:(1,1-2,2) без выделения промежуточного нитросоединения. В качестве низшего фторуглеводорода используют, например, трифторметан или 1,1,1,2-тетрафторэтан. Предлагаемый способ получения первичных алифатических нитраминов позволяет уменьшить количество стадий, сократить продолжительность процесса, улучшить его пожаро- и взрывобезопасность, а также повысить выход целевого продукта. 1 з.п. ф-лы, 14 пр.

Способ получения органических нитросоединений // 2611009

Изобретение относится к области химии органических нитросоединений, а именно к способу получения нитросоединений общей формулы RNO2, где R=n-C4H9O-; O2NO(CH2)2O-; O2NO(CH2)2O(CH2)2O-; O2NOCH2CH(ONO2)CH2O-; (O2NOCH2)3CCH2O-; где m=1, 2; где n=2, 3; , которые могут найти применение в производстве высокоэнергетических изделий, лекарств, красителей, полимеров и т.д. Способ заключается в том, что соответствующие спирты либо производные аминов подвергают нитрованию оксидом азота(V) либо его смесью со 100%-ной азотной кислотой в среде низших фторуглеводородов, а процесс проводят при давлении 3-60 бар и температуре 5-40°C при мольном соотношении соответствующего исходного соединения и нитрующего агента 1:(1.1-4.4). Предлагаемый способ позволяет уменьшить пожаро- и взрывоопасность процесса, улучшить его экологические характеристики, а также получать целевые соединения с высоким выходом. 1 з.п. ф-лы, 20 пр.