八个碳原 五环辛烷 子对称的排列在立方体的八个角上。此烷烃属于Platonic hydrocarbon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。 2011-5-5 合成路线如下: 从 溴 甲 醇 溶 液 中 结 晶 析 出 。 如 右 复 杂 反 应 , 最 后 经 体 二 聚 的 代 环 戊 烯 酮 2011-5-5 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 八硝基立方烷 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 90 sp3 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↑ 2011-5-5 八硝基立方烷的主要性质 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 C8N8O16 464.1296 g/mol 低 低 1.979 g/cm3 10,100 m/s 2.7 O=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 注:以上数据来自25 °C,100 kPa 2011-5-5 棍 模 硝 型 基 立 方 烷 烷 的 结 构 式 方 立 基 八 硝 球 的 八 八硝基立方烷的微观构型 2011-5-5 八硝基立方烷的合成路线 如下图所示: 2011-5-5 2011-5-5 合成步骤如下: 1.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。 叠氮三甲基硅烷发生Curtius重排反应 重排反应生成异氰酸酯,再 2.然后与叠氮三甲基硅烷 叠氮三甲基硅烷 重排反应 用二甲基双环氧乙烷 二甲基双环氧乙烷氧化,得到四硝基立方烷 四硝基立方烷。 二甲基双环氧乙烷 四硝基立方烷 硝基吸电子效应的影响,四硝基立方烷具有非常强的酸性 酸性,大约是 3.受硝基 硝基 酸性 立方烷的1020倍。因此它与双(三甲硅基 氨基钠 三甲硅基)氨基钠 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 硝化,便可获得五硝基取代物。 硝化 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 双 三甲硅基 氨基锂作碱性试剂,并用亚硝酰 三甲硅基)氨基锂 氯硝化,臭氧处理,得到八硝基立方烷。 2011-5-5 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 键角为90°, 键角 与sp3杂化 杂化碳原子的109°28‘相差很大;分解产物也是 杂化 很稳定的二氧化碳和氮气 氮气,因此八硝基立方烷的爆炸 氮气 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%。由此可知一旦其运用于 军事领域上,可以提高武器的杀伤力,即提高了一个 国家的军事实力。 2011-5-5