CN104251851B

CN104251851B - 一种用方酰胺衍生物检测hmx炸药的方法

Info

Publication number: CN104251851B
Application number: CN201410354349.5A
Authority: CN
Inventors: 金韶华; 束庆海; 李丽洁; 单博; 朱佳平
Original assignee: Beijing Institute of Technology BIT
Current assignee: Beijing Institute of Technology BIT
Priority date: 2014-07-23
Filing date: 2014-07-23
Publication date: 2015-12-30
Anticipated expiration: 2034-07-23
Also published as: CN104251851A

Abstract

本发明涉及一种用方酰胺衍生物检测HMX炸药的方法，属于化学传感材料领域。本发明的方法采用合成有光学活性的取代方酰胺基化学传感器，与HMX分子通过分子间氢键的相互作用，对传感器的荧光有明显的淬灭作用。本发明所用的取代方酰胺化学传感器合成方法简单、检测范围广、检测灵敏度高，适宜于对10^-6mol/L至10^-3mol/L？HMX的快速检测，可广泛应用于国防工业以及炸药检测领域。

Description

一种用方酰胺衍生物检测HMX炸药的方法

技术领域

本发明涉及一种用方酰胺衍生物检测HMX炸药的方法，属于化学传感材料领域。

背景技术

当今社会，和平发展是世界各国的共同主题，然而，近年来恐怖分子活动猖獗，利用爆炸物进行恐怖袭击是恐怖分子的常用手段，严重威胁着国家安全，对爆炸物传感器的研究不仅对战场上多种爆炸性武器的检测有重要意义，在和平社会对保卫国家人民的安全尤其是反恐方面也有着深远的意义。

奥克托今(HMX)是目前应用最广的高能、低感度单质炸药之一，爆速达到8800m/s左右，优于黑索金(RDX)、梯恩梯(TNT)。在国内外单质炸药以及混合炸药配方中，HMX由于其优越的性能被广泛关注，已经应用于多种压装、浇注、熔铸类炸药的配方中。然而，今年来频频报道的炸药制造车间内的爆炸事故，以及车站机场等公共场所爆炸案件的发生，科研工作者和全社会都给予了炸药检测的高度重视。尤其是炸药的生产后期，在管道清洗和废药处理的过程中，了解其中含有的具体炸药类型以及含量，有助于针对性地进行操作，对生产安全以及成本控制有着重要的意义。文献调研结果发现，关于炸药检测的文献大多都是针对TNT炸药的，有关HMX炸药检测的文献资料寥寥无几。因此，开发一种便捷、可迅速、有效地检测HMX的方法，具有不可估量的意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种用方酰胺衍生物检测HMX炸药的方法，该方法能够便捷、可迅速、有效地检测出HMX，进而填补HMX炸药检测的研究空白。

本发明的目的是通过下述技术方案实现的。

一种用方酰胺衍生物检测HMX炸药的方法，具体步骤如下：

步骤一、用有机溶剂将方酰胺衍生物1配制成已知浓度的方酰胺衍生物1分散液；

步骤二、将HMX炸药加入到步骤一所得的方酰胺衍生物1分散液中，配置成不同浓度的混合溶液；HMX炸药与方酰胺衍生物的摩尔比分别为0.5，1，2，5，10，20，50，100；

步骤三、测定步骤二所得不同混合溶液的荧光光谱，将测得的紫外吸收光谱561nm处荧光强度与HMX浓度确定对应关系，即得到定量检测HMX的标准方程y＝A2+(A1-A2)/(1+exp((x-x₀)/dx)),其中y为所测的含HMX方酰胺传感器最大吸收波长561nm处对应的荧光强度，x为样品中HMX的含量(单位：10^-5M)，A1＝65885.60,A2＝-10.67；x₀＝-218.17；dx＝40.93；

步骤四、将含有HMX的待测样品加入到N，N-二甲基甲酰胺溶液中，配制成溶液；然后加入到步骤一所得的已知浓度的方酰胺衍生物1分散液中，测定荧光光谱。将所测得样品的荧光光谱中，561nm处的荧光强度代入步骤三所得的HMX定量标准方程中，即可确定样品中HMX的含量。

步骤一所述的有机溶剂包括：N,N-二甲基甲酰胺(DMF)或者二甲亚砜(DMSO)。

所述方酰胺衍生物1的制备方法，具体步骤如下：

将方酸二乙酯和苯胺按摩尔比为1:1混合，再加入甲苯与DMF的混合溶剂；甲苯与DMF的体积比为19：1；再加入5％摩尔量的路易斯酸作为反应的催化剂。100～130℃下加热、10～60r/min的搅拌速度下反应10～15小时后，高速离心、用无水甲醇冲洗沉淀物、干燥即可得到方酰胺衍生物1。

本发明中，所用的路易斯酸为三氟甲烷磺酸锌、对甲苯磺酸锌。

反应式如下所示：

有益效果

1、本发明的一种用方酰胺衍生物检测HMX炸药的方法，制备的方酰胺衍生物基化学传感器，通过使用紫外吸收光谱实现了对HMX的快速检测，具备灵敏度高，选择性好，成本低，便捷等特点，可迅速、有效地检测出痕量HMX爆炸物，可广泛应用于国防工业领域，产生直接的社会效益和经济效益。

2、本发明的一种用方酰胺衍生物检测HMX炸药的方法，以方酸二乙酯为原料，通过一步合成反应制备了方酰胺衍生物1，仅一步反应，反应条件温和，反应后处理简单，所得产物产率较高。

附图说明

图1是本发明中方酰胺衍生物1的合成示意图；

图2是本发明中合成方酰胺衍生物1的核磁氢谱图；

图3是本发明中方酰胺衍生物1与HMX炸药的定性荧光光谱图；

图4是本发明中方酰胺衍生物1与HMX炸药的定量荧光光谱图；

图5是本发明中方酰胺衍生物1在561nm处荧光强度与加入HMX摩尔比的关系图。

具体实施方式

下面结合实施例与附图对本发明做进一步说明。

实施例1、方酰胺衍生物的制备：

如图1所示的合成路线，将50μL的方酸二乙酯和60μL的苯胺溶于甲苯/DMF＝19:1的30mL混合溶液中，并加入13.8mg三氟甲烷磺酸锌催化剂，将温度由室温升至100℃，中速搅拌8小时，反应液经高速离心，所得沉淀用无水甲醇冲洗，得率99％，产物核磁氢谱如图2所示。

实施例2、方酰胺衍生物的制备：

将120μL的方酸二乙酯和155μL的苯胺溶于甲苯/DMF＝19:1的30mL混合溶液中，并加入160mg对甲苯磺酸锌催化剂，将温度由室温升至100℃，中速搅拌10小时，反应液经高速离心，所得沉淀用无水甲醇冲洗，得率97％。

实施例3、方酰胺衍生物的制备：

将40mL的方酸二乙酯和51mL的苯胺溶于甲苯/N，N-二甲基甲酰胺＝19:1的100mL混合溶液中，将温度由室温升至120℃，中速搅拌9小时，反应液经高速离心，所得沉淀用无水甲醇冲洗，得率93％。

实施例4、方酰胺衍生物的制备：

将100mL的方酸二乙酯和115mL的苯胺溶于甲苯/N，N-二甲基甲酰胺＝19:1的150mL混合溶液中，将温度由室温升至100℃，中速搅拌12小时，反应液经高速离心，所的沉淀用无水甲醇冲洗，得率85％。

实施例5、传感器溶液的配制

分别将方酰胺衍生物1加入到溶剂中配制成浓度为1×10^-5mol/L的溶液，溶剂为DMSO或DMF。配制后传感器溶液可用于HMX炸药的定性和定量检测，如图3-图5所示。从图5的定量分析数据即可得到本发明中方酰胺衍生物用于HMX定量检测的标准方程。

下面结合实例进一步描述本发明对HMX的定量识别检测。

实施例6

为验证本发明HMX炸药的检测方法的准确性和可靠性，采用人工为配制含HMX炸药的五组试样，其HMX的含量分别为10^-5,1.5×10^-5，5×10^-5，10^-4，3×10^-4。在充分搅拌均匀后采集荧光光谱，采用本发明检测方法对上述试样的HMX含量进行检测，其检测结果如下表所示。

表一：试样使用方酰胺衍生物1在DMF溶剂中对HMX的定量识别检测

试样	1	2	3	4	5
						理论含量	10^-5	1.5×10^-5	5×10^-5	10^-4	3×10^-4
检测含量	0.97×10^-5	1.47×10^-5	4.98×10^-5	1.02×10^-4	2.98×10^-4

由表一所示的结果可知，采用本发明方法对HMX含量的实际检测值与制作试样时加入的含量值，即理论含量基本相同，具有较小的误差范围。

实施例7

采用与具体实例6基本相同的检测条件，在DMSO溶剂中使用探针化合物1对上述配制试样中HMX的定量识别检测，具体结果见下表。

表二：试样使用方酰胺衍生物1在DMSO溶剂中对HMX的定量识别检测

试样	1	2	3	4	5
						理论含量	10^-5	1.5×10^-5	5×10^-5	10^-4	3×10^-4
检测含量	0.98×10^-5	1.48×10^-5	5.03×10^-5	1.01×10^-4	3.02×10^-4

由表二所示的结果可知，采用本发明方法对HMX含量的实际检测值与制作试样时加入的含量值，即理论含量基本相同，具有较小的误差范围。

由所示的结果可知，尽管使用了探针化合物1分别在DMF和DMSO中，采用本发明对HMX含量的检测方法均可以得到较为准确的检测结果，并且具有较小的误差。

综合试验数据表明，本发明使用方酰胺衍生物对HMX进行定量检测方法的有益效果是采用成本较低的设备对HMX含量进行检测，测量速度快，操作简单、方便，测量结果准确、可靠、重复性好。

Claims

1.一种用方酰胺衍生物检测HMX炸药的方法，其特征在于：具体步骤如下：

步骤二、将HMX炸药加入到步骤一所得的方酰胺衍生物1的分散液中，配置成不同浓度的混合溶液；HMX炸药与方酰胺衍生物的摩尔比分别为0.5，1，2，5，10，20，50，100；

步骤三、测定步骤二所得不同混合溶液的荧光光谱，将测得的紫外吸收光谱561nm处荧光强度与HMX浓度确定对应关系，即得到定量检测HMX的标准方程y＝A2+(A1-A2)/(1+exp((x-x₀)/dx)),其中y为所测的含HMX方酰胺传感器最大吸收波长561nm处对应的荧光强度，x为样品中HMX的含量，单位为10^-5M，A1＝65885.60,A2＝-10.67；x₀＝-218.17；dx＝40.93；

步骤四、将含有HMX的待测样品加入到N，N-二甲基甲酰胺溶液中，配制成溶液；然后加入到步骤一所得的已知浓度的方酰胺衍生物1分散液中，测定荧光光谱；将所测得样品的荧光光谱中，561nm处的荧光强度代入步骤三所得的HMX定量标准方程中，即可确定样品中HMX的含量；

所述方酰胺衍生物1的化学结构式如下：

2.如权利要求1所述的一种用方酰胺衍生物检测HMX炸药的方法，其特征在于：步骤一所述的有机溶剂包括：N,N-二甲基甲酰胺或者二甲亚砜。

3.如权利要求1所述的一种用方酰胺衍生物检测HMX炸药的方法，其特征在于：所述方酰胺衍生物1的制备方法为：将方酸二乙酯和苯胺按摩尔比为1:1混合，再加入甲苯与DMF的混合溶剂；甲苯与DMF的体积比为19：1；再加入5％摩尔量的路易斯酸作为反应的催化剂；100～130℃下加热、10～60r/min的搅拌速度下反应10～15小时后，高速离心、用无水甲醇冲洗沉淀物、干燥即可得到方酰胺衍生物1。

4.如权利要求3所述的一种用方酰胺衍生物检测HMX炸药的方法，其特征在于：所述的路易斯酸为三氟甲烷磺酸锌、对甲苯磺酸锌。