姚冰潔，金韶華，陳樹(shù)森，史彥山，李麗潔，范洪毅

(1.北京理工大學(xué) 材料學(xué)院，北京100081;2.西安近代化學(xué)研究所，陜西 西安710065)

0 引言

在線紅外光譜技術(shù)［1-3］是20 世紀(jì)末發(fā)展起來(lái)的新技術(shù)，是一種集光譜測(cè)量技術(shù)、化學(xué)計(jì)量學(xué)和計(jì)算機(jī)技術(shù)于一體的測(cè)量技術(shù)，廣泛應(yīng)用于產(chǎn)品質(zhì)量快速檢測(cè)和反應(yīng)過(guò)程機(jī)理研究。相對(duì)于其他常用的分析方法，它具有很多的優(yōu)勢(shì)［4-5］，如，操作簡(jiǎn)易、運(yùn)用靈活，能進(jìn)行快速測(cè)定，能夠直觀地反映化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中的物質(zhì)變化，隨時(shí)得到反應(yīng)的詳細(xì)信息，該技術(shù)的應(yīng)用已深入到了食品、醫(yī)藥、化工、商檢等領(lǐng)域［6-7］。

烏洛托品(HA)是工業(yè)生產(chǎn)黑索今(RDX)、奧克托今(HMX)的重要原材料［8］。在醋酐法生產(chǎn)HMX 的工藝過(guò)程中，使用5 種原材料，即HA、醋酐(C4H6O3)、醋酸(HAc)、硝酸(HNO3)、硝酸銨(NH4NO3)，反應(yīng)物品種多，反應(yīng)復(fù)雜，反應(yīng)體系中存在若干副反應(yīng)，原材料的料比對(duì)于HMX 生產(chǎn)的工藝穩(wěn)定性，主、副反應(yīng)的進(jìn)行和HMX 得率影響較大。在醋酐法生產(chǎn)HMX 的工藝過(guò)程中，HAc 是回收利用的，可能會(huì)影響工藝過(guò)程的穩(wěn)定性和HMX 的得率，因此研究HA 與HAc 的反應(yīng)非常必要。在工作中，利用在線紅外光譜儀對(duì)HA 與HAc 反應(yīng)體系，研究了HA 與HAc 之間的相互作用，研究了在HNO3和H2O 存在下，HA 與HAc 反應(yīng)體系物料的存在狀態(tài)，以期對(duì)工業(yè)生產(chǎn)提供一定的指導(dǎo)作用。本文主要利用在線紅外光譜儀對(duì)HA 與HAc 二元反應(yīng)體系主要官能團(tuán)特征吸收峰進(jìn)行了跟蹤分析，并利用計(jì)算化學(xué)方法研究了HA 與HAc 之間的相互作用。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 試劑與儀器

試劑:HA(含量不少于99.0%，北京化工廠，分析純);HAc(一次蒸餾提純，質(zhì)量分?jǐn)?shù)≥99.9%，北京化工廠)。

儀器:ReactIRTMiC10 型在線紅外光譜儀、金剛石探頭。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

在三口燒瓶中加入一定量HAc，開(kāi)啟冷凝裝置和磁力攪拌，開(kāi)啟加熱裝置，使水浴升高到一定溫度。待溫度穩(wěn)定后，開(kāi)啟React IRTM iC10 的實(shí)驗(yàn)功能，設(shè)置采集譜圖的間隔為30 s 采集譜圖，后加入一定量HA，控制溫度穩(wěn)定，采集整個(gè)反應(yīng)過(guò)程的在線紅外光譜圖。

2 結(jié)果與討論

在工業(yè)生產(chǎn)HMX 時(shí)，原材料HA 和HAc 的比例約為1∶9.本工作中，采用在線紅外技術(shù)研究了HA/HAc(10/90，wt，40 ℃)溶液的反應(yīng)。圖1為隨反應(yīng)進(jìn)程的變化，HA 和HAc 反應(yīng)體系的三維紅外光譜圖。

圖1 HA 和HAc 反應(yīng)體系的在線紅外譜圖Fig.1 Online infrared of the hexamine and the acetic acid reaction system

從圖1可以看出，在HAc 中加入HA 后，體系的紅外光譜發(fā)生了較大變化。下面通過(guò)分別討論HAc 紅外光譜圖的變化、HA 紅外光譜圖的變化來(lái)研究、推斷該條件下HAc 和HA 之間的反應(yīng)。

2.1 HA 紅外光譜的變化

分別采集HAc、HAc/HA 混合溶液的紅外光譜圖，扣除HAc /HA 混合溶液中HAc 的紅外光譜圖，得到HAc 背景中的HA 紅外譜圖。將HA 溶于CH3OH中，扣除CH3OH/HA 混合溶液中CH3OH 的紅外光譜圖，得到CH3OH 背景中的HA 紅外譜圖。將HAc背景和CH3OH 背景中得到的HA 的紅外光譜圖分別與固態(tài)壓片HA 紅外譜圖進(jìn)行對(duì)比，可以發(fā)現(xiàn)，HAc 背景中得到的HA 譜圖與固態(tài)壓片HA 紅外譜圖差別較大，而CH3OH 背景中得到的HA 的紅外譜圖與固態(tài)壓片HA 紅外譜圖基本一致，說(shuō)明HA 在HAc 中發(fā)生了反應(yīng)，在CH3OH 中沒(méi)有發(fā)生反應(yīng)。該情況與文獻(xiàn)［9］報(bào)道一致。

因此可將CH3OH 背景中的HA 紅外光譜圖看作純的HA 紅外譜圖，將該譜圖與HAc 背景中的HA 紅外譜圖(即反應(yīng)體系中采集到的HA 紅外譜圖)進(jìn)行對(duì)比，如圖2所示。

圖2 體系中采集的HA 譜圖與純HA 譜圖對(duì)比Fig.2 Comparison of the pure HA spectra and the HA spectra collected in reaction system

從圖2中可以看到，HAc 背景中采集到的HA紅外譜圖，與純的HA 紅外譜圖相比，譜圖形狀發(fā)生了明顯的變化，在2 700～2 300 cm-1之間出現(xiàn)一個(gè)寬帶峰，該峰為N—H 的伸縮振動(dòng)峰;671 cm-1處峰向低波數(shù)移動(dòng)至658 cm-1處;809 cm-1處峰發(fā)生了紅移，向低波數(shù)移動(dòng)至795 cm-1處，這說(shuō)明HA 與HAc 之間發(fā)生了相互作用。

1)出現(xiàn)N—H 伸縮振動(dòng)峰

由于胺呈堿性，易與酸形成銨鹽。HA 為三級(jí)胺，沒(méi)有N—H 鍵，故沒(méi)有N—H 伸縮振動(dòng)吸收峰，但是HA 成鹽之后，叔胺鹽因有了N—H 基團(tuán)而在氫鍵區(qū)2 700～2 250 cm-1出現(xiàn)吸收峰，呈現(xiàn)為一個(gè)寬帶或一組較尖的譜帶［10］。從圖2中可以看出，2 700～2 300 cm-1之間出現(xiàn)一個(gè)寬帶峰，該峰應(yīng)該為N—H 的伸縮振動(dòng)峰。N—H 鍵的形成使參與形成鍵的原有化學(xué)鍵的力常數(shù)降低，吸收頻率向低頻移動(dòng)。N—H 鍵形成程度不同，吸收峰的展寬程度不同。形成氫鍵后，相應(yīng)基團(tuán)振動(dòng)時(shí)偶極距變化增大，因此吸收強(qiáng)度增大［10］。選取2 594 cm-1處峰值隨時(shí)間變化來(lái)說(shuō)明該N—H 伸縮振動(dòng)峰的變化趨勢(shì)進(jìn)而來(lái)說(shuō)明反應(yīng)進(jìn)程，如圖3所示。

圖3 N—H 伸縮振動(dòng)吸收峰峰高隨時(shí)間的變化圖Fig.3 Change of the N—H stretching peak height with time

從圖3中可以看到，剛開(kāi)始2 594 cm-1處吸收峰峰高為0，隨著HA 的加入峰高迅速增加，當(dāng)HA加完后，峰高基本穩(wěn)定，不再變化。未加HA 時(shí)，體系中只有HAc，HAc 在2 594 cm-1處沒(méi)有產(chǎn)生紅外吸收，加入HA 后，由于HAc 中的H 與HA 中的N原子形成N—H 鍵，故2 594 cm-1處峰高迅速增加，當(dāng)HA 加完后，N—H 鍵不再增加，因此峰高呈現(xiàn)穩(wěn)定的趨勢(shì)。通過(guò)以上分析，可以認(rèn)為HA 與HAc 之間發(fā)生了相互作用，可能生成了鹽，而且反應(yīng)速率很快。

2)C—N 鍵的變化

本研究中沒(méi)有分析C—N 伸縮振動(dòng)吸收峰的變化，這是因?yàn)镠A 中C—N 伸縮振動(dòng)吸收峰在1 350～1 000 cm-1，HAc 中 C—O 伸 縮 振 動(dòng) 吸 收 峰 在1 320～1 210 cm-1，這兩處吸收峰位置重疊。在該研究中HAc 是大過(guò)量的，加入HA 后，部分HAc 和HA 發(fā)生了相互作用，而大量的HAc 沒(méi)有參與反應(yīng)。因此大量C—O 伸縮振動(dòng)峰的存在對(duì)分析C—N 伸縮振動(dòng)的變化存在干擾，故本研究沒(méi)有選擇對(duì)C—N伸縮振動(dòng)進(jìn)行分析。

HAc 中的H 與HA 中的N 原子形成N—H 鍵后，HA 中與N—H 鍵相鄰的C—N 鍵強(qiáng)度會(huì)發(fā)生變化，C—N 的彎曲振動(dòng)受N—H 鍵形成的影響會(huì)發(fā)生向低頻的移動(dòng)。

671 cm-1和809 cm-1處峰是C—N 彎曲振動(dòng)峰，從峰的位置和吸收強(qiáng)度兩個(gè)方面來(lái)觀察這兩處峰的變化，可以看出加入HA 后這兩處峰的位置和吸收強(qiáng)度都發(fā)生了變化，如圖4所示。

圖4 體系中采集的HA 譜圖與純HA 譜圖在650 cm-1～800 cm-1范圍吸收峰的變化對(duì)比Fig.4 Absorption peaks comparison of the pure HA spectra and the HA spectra collected in reaction system at the range of 650 cm -1～800 cm -1

從圖4中可以看到671 cm-1處峰發(fā)生了紅移，向低波數(shù)移動(dòng)至658 cm-1處，這是由于N—H 鍵的形成，使參與形成N—H 鍵的原有化學(xué)鍵的C—N鍵的力常數(shù)降低，吸收頻率向低頻移動(dòng)。圖5為658 cm-1處峰峰高隨時(shí)間的變化趨勢(shì)。

圖5 658 cm -1處吸收峰峰高隨時(shí)間的變化圖Fig.5 Change of the 658 cm -1 peak height with time

從圖5中可以看到，加入HA 前，658 cm-1處吸收峰峰高為0.2，加入HA 后，峰高開(kāi)始升高，隨著HA 的加入，峰高不斷升高，直至HA 加完，峰高約為0.85 左右，之后隨時(shí)間延長(zhǎng)，峰高不再變化。這是由于隨著HA 的加入，N—H 形成氫鍵后，C—N 鍵的吸收峰由671 cm-1紅移至658 cm-1，而且隨著HA 加入，與HAc 發(fā)生作用的HA 量增加，受N—H鍵形成影響的C—N 鍵數(shù)量也增多，所以658 cm-1處吸收峰強(qiáng)度增大。由C—N 鍵吸收峰的變化可以進(jìn)一步推斷，HA 與HAc 反應(yīng)形成HA/HAc 鹽，反應(yīng)速率很快，HA 加料完畢，反應(yīng)也進(jìn)行完畢，所以HA 加完后，658 cm-1處峰強(qiáng)度不再變化。

同樣，從圖2中可以看出，HA 加入HAc 后，809 cm-1處吸收峰發(fā)生了紅移，向低波數(shù)移動(dòng)至795 cm-1處，795 cm-1處吸收峰峰高峰隨時(shí)間的變化和658 cm-1、2 594 cm-1處吸收峰峰高變化趨勢(shì)相同。圖6為反應(yīng)體系中795 cm-1處峰峰值隨時(shí)間的變化趨勢(shì)。

圖6 795 cm -1處峰峰高隨時(shí)間的變化圖Fig.6 Change of the 795 cm -1 peak height with time

圖6中可以看到，加入HA 前，795 cm-1處吸收峰峰高為0.4，加入HA 后，峰高開(kāi)始升高，隨著HA的加入，峰高不斷升高，直至HA 加完，峰高約為0.78 左右，之后隨時(shí)間延長(zhǎng)，峰高不再變化。

綜合以上對(duì)2 594 cm-1處、658 cm-1處和795 cm-1處吸收峰的分析，可以認(rèn)為HA 和HAc 之間發(fā)生了成鹽反應(yīng)，形成了N—H 鍵。

2.2 HAc 的紅外光譜變化

將純HAc 譜圖與HAc/HA 反應(yīng)體系中采集到的HAc 譜圖進(jìn)行對(duì)比，如圖7所示。

圖7 反應(yīng)體系中采集的HAc 譜圖與純HAc 譜圖對(duì)比Fig.7 Comparison of the pure HAc spectra and the HAc spectra collected in reaction system

從圖7可以看到，與純HAc 的紅外光譜圖相比，HAc/HA 體系中的HAc 的紅外譜圖發(fā)生了明顯的變化，2 400～3 600 cm-1范圍由—O—H 的伸縮振動(dòng)產(chǎn)生的吸收峰有紅移傾向，純HAc 中3 026 cm-1處的最高吸收峰明顯發(fā)生紅移;在1 580 cm-1左右出現(xiàn)了新的吸收峰，應(yīng)為—CO-2的反對(duì)稱(chēng)伸縮峰。

羧酸遇堿作用生成羧酸鹽后，紅外光譜有很大的變化。羧酸原有的三個(gè)特征峰:— =C O 的伸縮振動(dòng)吸收峰、—O—H 的伸縮振動(dòng)吸收峰和O—H面外彎曲振動(dòng)吸收峰會(huì)發(fā)生變化［10］，在1 580 cm-1左右會(huì)出現(xiàn)新的—CO-2的反對(duì)稱(chēng)伸縮振動(dòng)峰。在本研究中，HAc 是大過(guò)量的，加入HA 后，部分HAc和HA 發(fā)生了相互作用，大量的HAc 沒(méi)有參與反應(yīng)。從HA 加入前后，HAc 的紅外光譜圖來(lái)看，大部分吸收峰基本沒(méi)有發(fā)生變化，但O—H 伸縮振動(dòng)峰發(fā)生了變化，新出現(xiàn)了—CO-2的反對(duì)稱(chēng)伸縮振動(dòng)峰，因此下面主要分析O—H 伸縮振動(dòng)峰、—CO-2的反對(duì)稱(chēng)伸縮振動(dòng)峰的變化情況來(lái)說(shuō)明HA 與HAc之間的相互作用。

1)O—H 伸縮振動(dòng)峰的變化

3 026 cm-1處的吸收峰是O—H 的伸縮振動(dòng)峰，從圖7中可以看到該峰發(fā)生紅移。這是因?yàn)镠Ac與HA 發(fā)生反應(yīng)，HAc 的O—H 中的H 與HA 中的N 原子發(fā)生作用，使O—H 鍵的伸縮振動(dòng)受到束縛，振動(dòng)頻率降低，向低波數(shù)發(fā)生紅移，O—H 吸收峰峰高隨HA 的加入和時(shí)間延長(zhǎng)的變化趨勢(shì)如圖8所示。

圖8 O—H 伸縮振動(dòng)吸收峰峰高隨時(shí)間的變化圖Fig.8 Change of the O—H stretching peak height with time

從圖8可以看出，HA 加入前，3 026 cm-1處吸收峰峰高約為0.39，隨HA 的加入，該吸收峰的峰高急劇迅速下降，HA 全部加完后，峰高約為0.26左右，之后隨時(shí)間延長(zhǎng)基本穩(wěn)定。這說(shuō)明，加入HA后，由于HAc 與HA 發(fā)生反應(yīng)，HAc 中有一部分O—H 鍵參與反應(yīng)，形成N—H，而使O—H 鍵強(qiáng)度降低或斷裂，吸收峰強(qiáng)度降低，并產(chǎn)生紅移現(xiàn)象。本研究工作中，由于HAc 是大過(guò)量的，3 026 cm-1處吸收峰的高度雖然降低但一直存在。

2)—CO-2的反對(duì)稱(chēng)伸縮振動(dòng)峰的出現(xiàn)

羧酸成鹽后，在1 580 cm-1左右會(huì)新出現(xiàn)—CO2-的反對(duì)稱(chēng)伸縮峰，這是檢驗(yàn)羧酸是否成鹽的重要依據(jù)［10］，通過(guò)圖7的紅外譜圖對(duì)比可以看到，在1 557 cm-1出現(xiàn)新峰，該峰應(yīng)為—CO2-的反對(duì)稱(chēng)伸縮振動(dòng)吸收峰。由此可以判斷，HAc 與HA 發(fā)生了成鹽反應(yīng)。在HAc 中加入HA 后，—OH 中的H與HA 中的N 原子發(fā)生作用，形成N—H 鍵，一部分O—H 鍵斷裂，形成了—CO2-，因此新出現(xiàn)了—CO2-的吸收峰。圖9中給出了1 557 cm-1處吸收峰峰高隨時(shí)間的變化情況。

圖9 1 557 cm -1處峰高隨時(shí)間的變化圖Fig.9 Change of the 1 557 cm -1 peak height with time

從圖9可以看到，在加入HA 之前1 557 cm-1處的吸收峰峰高約為0，加入HA 后，1 557 cm-1處的峰高增加很快，這是因?yàn)榇藭r(shí)HA 和HAc 發(fā)生了成鹽反應(yīng)，隨HA 加入量的增多，體系中HA/HAc 含量增加，—CO2-的濃度增大，當(dāng)HA 加完后，—CO2-的吸收峰峰高達(dá)到最大，約為0.5.之后隨時(shí)間延長(zhǎng)峰高基本停止變化。說(shuō)明HA 和HAc 之間的成鹽反應(yīng)較快。

2.3 HA 醋酸鹽的計(jì)算化學(xué)研究

HA 和HAc 可以生成HA 醋酸鹽［11］，但在相關(guān)文獻(xiàn)中未見(jiàn)HA 醋酸鹽的表征數(shù)據(jù)。本文采用Gaussian 03 軟件包，應(yīng)用密度泛函理論(DFT)，在B3LYP/6-31G(d，p)水平對(duì)HA、HAc 以及HA 醋酸鹽進(jìn)行了結(jié)構(gòu)優(yōu)化。擬通過(guò)對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)對(duì)比研究，從理論上證實(shí)HA 醋酸鹽穩(wěn)定存在的可能性。

圖10 和圖11 分別給出了HA、HAc 結(jié)構(gòu)優(yōu)化圖，表1和表2分別給出了HA、HAc 優(yōu)化后的結(jié)構(gòu)參數(shù)。

在本研究工作中，HAc 是過(guò)量的，可能會(huì)生成HA 一醋酸鹽(HA·HAc)、HA 二醋酸鹽(HA·2HAc)和HA 三醋酸鹽(HA·3HAc)。運(yùn)用Gaussian 03 軟件包，分別對(duì)HA·HAc、HA·2HAc、HA·3HAc 進(jìn)行了結(jié)構(gòu)優(yōu)化。圖12～圖14 分別給出了結(jié)構(gòu)優(yōu)化的HA·HAc、HA·2HAc 和HA·3HAc 的空間構(gòu)型。表3～表5中給出了HA·HAc、HA·2HAc 和HA·3HAc 優(yōu)化后的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)。

圖10 HA 的結(jié)構(gòu)優(yōu)化構(gòu)型圖Fig.10 The optimized structure of HA

圖11 HAc 的結(jié)構(gòu)優(yōu)化構(gòu)型圖Fig.11 The optimized structure of HAc

表1 優(yōu)化后HA 的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)Tab.1 The main parameters of the optimized structure of HA

表2 優(yōu)化后HAc 的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)Tab.2 The main parameters of the optimized structure of HAc

圖12 HA·HAc 的優(yōu)化結(jié)構(gòu)Fig.12 The optimized structure of HA·HAc

圖13 HA·2HAc 的優(yōu)化結(jié)構(gòu)Fig.13 The optimized structure of HA·2HAc

表3 HA·HAc 優(yōu)化后的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)Tab.3 The main parameters of the optimized structure of HA·HAc

圖14 HA·3HAc 的優(yōu)化結(jié)構(gòu)Fig.14 The optimized structure of HA·3HAc

表5 HA·3HAc 優(yōu)化后的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)Tab.5 The main parameters of the optimized structure of HA·3HAc

對(duì)比表1、表2、表3的數(shù)據(jù)可以看出，HA·HAc中N21—H23 的鍵長(zhǎng)值為1.671，介于N—H 共價(jià)鍵鍵長(zhǎng)1.000 和N、H 范德華半徑之和2.600 之間，屬于氫鍵作用力范圍，說(shuō)明HAc 分子的H 原子與HA分子N 原子發(fā)生了相互作用，形成了分子間氫鍵;與孤立的HAc 分子相比，HA·HAc 中C25—O24鍵長(zhǎng)值由1.430 減小至1.365;H23—O24 鍵長(zhǎng)值明顯增大，由0.960 增至1.019，鍵的強(qiáng)度減弱，說(shuō)明HAc 質(zhì)子H 與HA 的N 作用后，與HAc中氧原子O24 的作用變?nèi)?，使得O24 上電子向C25 發(fā)生部分轉(zhuǎn)移，從而使C25—O24 鍵強(qiáng)度增加，而氫原子H23 處于N21 和O24 的共同作用下，使得原有鍵H23—O24 變?nèi)?同時(shí)從表3中數(shù)據(jù)可見(jiàn)，C7—N21，C10—N21，C4—N21 鍵長(zhǎng)值明顯 增 大，由1.494、1.494、1.494 分 別 增 大 至1.508、1.509、1.516，說(shuō)明氫鍵的作用使HA 相應(yīng)位置的化學(xué)鍵也減弱。

對(duì)比表1、表2、表4、表5的數(shù)據(jù)可以看出，HA·2HAc和HA·3HAc 的結(jié)構(gòu)參數(shù)變化與HA·HAc結(jié)構(gòu)參數(shù)變化相似，均是在其成鹽后，由于氫鍵的作用使得原有鍵的強(qiáng)度變?nèi)?。HA 由于其N(xiāo) 原子與HAc 的H 相互作用，從而使與其相鄰的C—N 鍵變?nèi)?但是HAc 分子在其H 原子形成氫鍵后，由于O 原子與H 原子作用變?nèi)?，使得氧上的電子向C—O 鍵轉(zhuǎn)移，從而使C—O 鍵增強(qiáng)?？傊瓾Ac 與HA 作用成鹽后，由于氫鍵的作用，使得HAc 和HA 的分子結(jié)構(gòu)與其未成鹽之前(孤立的分子)相比均發(fā)生了相應(yīng)的變化。可以認(rèn)為高斯模擬計(jì)算的結(jié)果與試驗(yàn)分析結(jié)果一致，HA 與HAc 之間發(fā)生了成鹽反應(yīng)。

此外通過(guò)運(yùn)用Gaussian 模擬計(jì)算也分別得到了HA 的紅外光譜、HAc 的紅外光譜以及HA·HAc、HA·2HAc、HA·3HAc 的紅外光譜圖，分別如圖15～圖19 所示。

圖15 HA 的紅外譜圖Fig.15 The infrared spectra of HA

通過(guò)對(duì)比圖15～圖19 可以看出，HA 醋酸鹽在2 500～3 000 cm-1出現(xiàn)高而尖的峰，該處峰為N—H伸縮振動(dòng)峰。高斯模擬計(jì)算的結(jié)果與之前實(shí)驗(yàn)分析結(jié)果相一致，這也說(shuō)明了HA 與HAc 發(fā)生了成鹽反應(yīng)，形成了N—H 鍵。

圖16 HAc 的紅外譜圖Fig.16 The infrared spectra of HAc

圖17 HA·HAc 的紅外譜圖Fig.17 The infrared spectra of HA·HAc

圖18 HA·2HAc 的紅外譜圖Fig.18 The infrared spectra of HA·2HAc

圖19 HA·3HAc 的紅外譜圖Fig.19 The infrared spectra of HA·3HAc

3 結(jié)論

1)利用React IRTM iC10 在線紅外光譜儀對(duì)HA 與HAc 的反應(yīng)進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)，結(jié)果表明HA 與HAc 之間的反應(yīng)比較快，在HA 加料完成以后，反應(yīng)基本達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。

2)通 過(guò) 分 析HA 的671 cm-1和809 cm-1處C—N鍵的變化，HAc 中3 026 cm-1和930 cm-1處O—H 鍵的變化，新生成的N—H 鍵以及1 557 cm-1處—CO-2的變化，可以認(rèn)為HA 與HAc 發(fā)生了成鹽反應(yīng)。

3)運(yùn)用高斯軟件包模擬計(jì)算了HA 與HAc 成鹽反應(yīng)的可能性及產(chǎn)物，結(jié)果表明:HA 與HAc 有成鹽反應(yīng)的趨勢(shì)，并且HA·HAc、HA·2HAc 和HA·3HAc 三種構(gòu)型均穩(wěn)定存在。高斯模擬計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)分析結(jié)果一致。

References)

［1］ Parsons M T，Sydoryk I，Lim A，et al.Real-time monitoring of benzene，toluene and p-xylene in a photoreaction chamber with a tunable mid-infrared laser and ultraviolet differential optical absorption spectroscopy［J］.Applied Optics，2011，50(4):A90 -A99.

［2］ Marziano I，Sharp D C，Dunn P J，et al.On-line mid-IR spectroscopy as a real-time approach in monitoring hydrogenation reactions［J］.Organic Process Research ＆ Development，2000，4(5):357 -361.

［3］ Poljansek I，Krajn M.Characterization of phenol-formaldehyde prepolymer resins by in line FT-IR spectroscopy［J］.Acta Chimica Slovenica，2005，(52):238 -244.

［4］ Wilson R H，Tapp H S.Mid-infrared spectroscopy for food analysis:recent new applications and relevant developments in sample presentation methods［J］.Trends in Analytical Chemistry，1999，18(2):85 -93.

［5］ 郝小燕，周智明，薛為哲，等.鄰位鋰化方法簡(jiǎn)便高效地合成鄰羥基芳香醛:在線紅外在鄰位鋰化方法中的應(yīng)用［J］.有機(jī)化學(xué)，2008，28(10):1756 -1760.HAO Xiao-yan，ZHOU Zhi-ming，XUE Wei-zhe，et al.A feasible and efficient route for preparation of ortho-hydroxybenzaldehydes:application of ortho-lithiation method and in-situ FTIR spectroscopy［J］.Chinese Journal of Organic Chemistry，2008，28(10):1756 -1760.(in Chinese)

［6］ Dadd M R，Sharp D，Pettman A J，et al.Real-time monitoring of nitrile biotransformations by mid-infrared spectroscopy［J］.Journal of Microbiological Methods，2000，41(1):69 -75.

［7］ 姚潔，康濤，胡曉佳，等.紅外光譜在線監(jiān)控對(duì)二苯脲合成反應(yīng)進(jìn)程的研究［J］.光譜學(xué)與光譜分析，2009，29(7):1781 -1783.YAO Jie，KANG Tao，HU Xiao-jia，et al.Monitoring the synthesis of N，N-diphenyl urea by IR-online ［J］.Spectroscopy and Spectral Analysis，2009，29(7):1781 -1783.(in Chinese)

［8］ 方志杰，陳駒，王紹芳，等.用核磁共振法研究六次甲基四胺的硝解反應(yīng)——次甲基二硝胺的分解產(chǎn)物和生成黑索今的中間體［J］.火炸藥，1992，(3):1 -4.FANG Zhi-jie，CHEN Ju，WANG Shao-fang，et al.Nuclear magnetic resonance spectroscopy of hexamethy lenetetramine nitrate solution reaction—methylene nitramine decomposition products and generation of RDX intermediates［J］.Explosives，1992，(3):1 -4.(in Chinese)

［9］ 王均.醋酸中烏洛托品含量的測(cè)定［J］.火炸藥，1986，(5):55 -57.WANG Jun.Determination of acetic acid methenamine［J］.Explosives，1986，(5):55 -57.(in Chinese)

［10］ 蘇克曼，潘鐵英，張玉蘭，等.波譜解析法［M］.上海:華東理工大學(xué)出版社，2002.SU Ke-man，PAN Tie-ying，ZHANG Yu-lan，et al.Spectral analysis method［M］.Shanghai:East China University of Science and Technology Press，2002.(in Chinese)

［11］ 任特生.硝胺及硝酸酯炸藥的化學(xué)與工藝學(xué)［M］.北京:兵器工業(yè)出版社，1994.REN Te-sheng.Nitramine and nitrate ester explosives，chemical and technology［M］.Beijing:The Publishing House of Ordnance Industry，1994.(in Chinese)