5-67  2-（二硝基亚甲基）-4，5-咪唑烷二酮的反应研究

蔡华强  舒远杰  程碧波

2- (二硝基亚甲基) -4,5-咪唑烷二酮（1）是1998年首次报道的一个新化合物，是Latypov等在探索合成低感高能炸药1,1-二氨基-2, 2-二硝基乙烯（FOX-7）的过程中得到的一个重要中间体，它去掉羰基开环即得FOX-7，反应式为

但是除了该氨化反应，目前尚无‘1’的其他反应报道，所以对‘1’化学性质的研究还不是很充分。实验中发现，‘1’有许多新的反应特点。从‘1’的分子结构可看出，它有两个活泼的酰胺键，较易发生断裂；偕二硝基很不稳定，容易分解；另外，‘1’本身是一种炸药，它能在一定条件下发生爆炸性分解，全部生成气体产物。因此，推测‘1’能发生三种不同的反应：开环，脱氮氧化物和分解成气体产物，实验证明这些推断是正确的。

(1) 开环。‘1’与甲醇在高温下（>40 ℃）反应生成FOX-7；‘1’与甲醇在室温下反应，可以得到一种黄色针状晶体，光谱数据表明它是1的甲醇加合物。（2）‘2’是首次报道，是‘1’的第一个加合物，它比‘1’稳定，不溶于普通溶剂和水中，可在室温下保存很长时间。采用硫酸和浓硝酸处理1得到一个混合物，用水缓慢滴加，最终仍生成FOX-7。因为水比氨水要便宜得多，所以如果将水开环应用于FOX-7的放大生产，可大大降低FOX-7的生产成本。某些液体羧酸，比如甲酸和乙酸等，能与‘1’反应生成FOX-7和相应的混酸酐。该反应实际上提供了一种制备混酸酐的方法，但通常难于进行分离。另外，由于反应速度较慢，生成的FOX-7晶体颗粒较大（见图1）。已经有报道说瑞典人已经有中试生产FOX-7的工厂，但他们生产的产品颗粒较小（25 mm），因此不能直接使用，比如配方试验，所以他们生产的粗产品需要用甲基吡咯烷酮和水的混合物进行重结晶，这样也就使FOX-7的收率降低，生产成本也提高了。通过‘1’与羧酸的反应，可以直接得到大颗粒的FOX-7，并且收率较高，副产物仲班酸的收率非常低，通常不超过3%。

(2) 偕二硝基反应。‘1’不稳定，仅能在低温下保存。Latypov等通过¹³C NMR研究发现‘1’在DMSO溶液中会发生缓慢分解，最终产物是仲班酸。我们的实验表明，仲班酸几乎是‘1’所有反应的副产物。如果将‘2’在真空条件下保存，它会缓慢分解，最终脱去氮氧化物和碳氧化物，全部分解成仲班酸。

   （3）爆炸性分解。‘1’分子内含有偕二硝基，是一种较敏感的炸药，因此它具有炸药的某些性质。实验发现，在一定条件下，比如高温，‘1’能快速分解，全部生成白色气体产物，这是一个难于控制的放热反应。‘2’在一定条件下也能发生类似反应。