RU2739242C1 - Method of producing high-density and high-energy rocket and aviation fuel component based on methyl-substituted 2,2'-bis (norbornanyl) (versions) - Google Patents

Method of producing high-density and high-energy rocket and aviation fuel component based on methyl-substituted 2,2'-bis (norbornanyl) (versions) Download PDF

Info

Publication number
RU2739242C1
RU2739242C1 RU2019123429A RU2019123429A RU2739242C1 RU 2739242 C1 RU2739242 C1 RU 2739242C1 RU 2019123429 A RU2019123429 A RU 2019123429A RU 2019123429 A RU2019123429 A RU 2019123429A RU 2739242 C1 RU2739242 C1 RU 2739242C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
norbornanyl
methyl
substituted
isomers
mixture
Prior art date
Application number
RU2019123429A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Сергей Валерьевич Шорунов
Екатерина Сергеевна Пискунова
Вадим Олегович Самойлов
Вячеслав Геннадьевич Певгов
Александр Викторович Кулик
Константин Борисович Рудяк
Антон Львович Максимов
Максим Владимирович Бермешев
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Ордена Трудового Красного Знамени Институт нефтехимического синтеза им. А.В. Топчиева Российской академии наук (ИНХС РАН)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Ордена Трудового Красного Знамени Институт нефтехимического синтеза им. А.В. Топчиева Российской академии наук (ИНХС РАН) filed Critical Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Ордена Трудового Красного Знамени Институт нефтехимического синтеза им. А.В. Топчиева Российской академии наук (ИНХС РАН)
Priority to RU2019123429A priority Critical patent/RU2739242C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2739242C1 publication Critical patent/RU2739242C1/en

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J31/00Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C06EXPLOSIVES; MATCHES
    • C06DMEANS FOR GENERATING SMOKE OR MIST; GAS-ATTACK COMPOSITIONS; GENERATION OF GAS FOR BLASTING OR PROPULSION (CHEMICAL PART)
    • C06D5/00Generation of pressure gas, e.g. for blasting cartridges, starting cartridges, rockets
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C2/00Preparation of hydrocarbons from hydrocarbons containing a smaller number of carbon atoms
    • C07C2/02Preparation of hydrocarbons from hydrocarbons containing a smaller number of carbon atoms by addition between unsaturated hydrocarbons
    • C07C2/04Preparation of hydrocarbons from hydrocarbons containing a smaller number of carbon atoms by addition between unsaturated hydrocarbons by oligomerisation of well-defined unsaturated hydrocarbons without ring formation
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C5/00Preparation of hydrocarbons from hydrocarbons containing the same number of carbon atoms
    • C07C5/22Preparation of hydrocarbons from hydrocarbons containing the same number of carbon atoms by isomerisation
    • C07C5/27Rearrangement of carbon atoms in the hydrocarbon skeleton
    • C07C5/31Rearrangement of carbon atoms in the hydrocarbon skeleton changing the number of rings

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Abstract

FIELD: fuel industry.
SUBSTANCE: invention relates to a novel two-step method of synthesis of high-density and high-energy rocket and aviation fuel components based on methyl-substituted 2,2'-bis (norbornanyl), which can be used as high-energy fuel, in particular rocket and long-range aviation. Described is a method of producing a component of high-density and high-energy rocket and aviation fuel based on 2-vinyl norbornane, involving a Diels—Alder thermal reaction of a mixture of exo-/endo-isomers of 2-vinyl norbornane with a mixture of methyl dicyclopentadiene isomers while heating and subsequent hydrogenation of the obtained mixture of methyl-substituted 5-(2'-norbornanyl)-norbornene isomers in the presence of hydrogen and a hydrogenation catalyst, taken in ratio of 0.5–10 wt % with respect to methyl-substituted 5- (2'-norbornanyl)-norbornene at room temperature and hydrogen pressure of 30–60 atm (versions).
EFFECT: improved method of producing high-density and high-energy component of rocket and aviation fuel—methyl-substituted 2,2'-bis(norbornanyl) with high output—up to 92 % with simplicity of method, which does not require large amounts of catalyst, inert atmosphere or anhydrous reagents.
4 cl, 2 tbl, 8 ex, 4 dwg

Description

Изобретение относится к новому способу синтеза метилзамещенного 2,2'-бис(норборнанила) (далее НБАМеНБА), который может быть использован в различных отраслях народного хозяйства и, в частности, в качестве компонента высокоэнергоемкого ракетного или авиационного топлива, в том числе для дальней авиации, обладающего комплексом полезных свойств (высокой объемной теплотой сгорания, плотностью и температурой кипения, низкой токсичностью).The invention relates to a new method for the synthesis of methyl-substituted 2,2'-bis (norbornanyl) (hereinafter NBAMeNBA), which can be used in various sectors of the national economy and, in particular, as a component of high-energy rocket or aviation fuel, including for long-range aviation with a complex of useful properties (high volumetric heat of combustion, density and boiling point, low toxicity).

В настоящее время продолжается активное развитие авиации и космонавтики. В первую очередь это связано, с необходимостью освоения дальних уголков Земли, создания перспективных видов вооружения, а также современных космических информационных комплексов - систем связи, метеорологии, навигации, системы контроля использования природных ресурсов и охраны окружающей среды и многое другое. При этом следует отметить, что развитие авиации и космонавтики невозможно без создания энергоемкого топлива с высоким уровнем эксплуатационных характеристик.At present, the active development of aviation and cosmonautics continues. First of all, this is due to the need to develop the far corners of the Earth, create advanced types of weapons, as well as modern space information systems - communication systems, meteorology, navigation, systems for monitoring the use of natural resources and environmental protection and much more. It should be noted that the development of aviation and astronautics is impossible without the creation of energy-intensive fuel with a high level of performance.

Жидкое топливо широко используется в различных аэрокосмических транспортных средствах, при этом мощность двигателя сильно зависит от свойств применяемого топлива, для которого наиболее важными характеристиками являются высокая плотность, энергетические характеристики, низкие температуры замерзания и вязкость. Воздушные и аэрокосмические транспортные средства сильно ограничены по объему, поэтому их топливные баки должны быть как можно меньше, чтобы оставить достаточно места для электроники, вооружения и других важных компонентов.Liquid fuels are widely used in various aerospace vehicles, and engine power is highly dependent on the properties of the fuel used, for which the most important characteristics are high density, energy characteristics, low freezing points and viscosity. Air and aerospace vehicles are highly limited in volume, so their fuel tanks should be as small as possible to leave enough room for electronics, weaponry, and other critical components.

Одним из наиболее широко используемых видов авиационного топлива, особенно в развитых странах, является экзо-тетрагидродициклопентадиен (JP-10) [Т.J. Bruno, М.L. Huber, A. Laesecke, Е.W. Lemmon, R.A. Perkins. Thermochemical and thermophysical properties of JP-10. National Institute of Standards and Technology Internal Report. June 2006.]. Низкая температура замерзания (-79°C), высокие температура вспышки (54°С) и плотность (0.92-0.93 г/см3) удовлетворяют требованиям к его применению как на малых, так и на больших высотах.One of the most widely used aviation fuels, especially in developed countries, is exo-tetrahydrodicyclopentadiene (JP-10) [T.J. Bruno, M.L. Huber, A. Laesecke, E. W. Lemmon, RA Perkins. Thermochemical and thermophysical properties of JP-10. National Institute of Standards and Technology Internal Report. June 2006.]. Low freezing point (-79 ° C), high flash point (54 ° C) and density (0.92-0.93 g / cm 3 ) satisfy the requirements for its use at both low and high altitudes.

Несмотря на значительное количество работ, посвященных методам синтеза экзо-тетрагидродициклопентадиена, поиск более эффективных и безопасных синтетических подходов по-прежнему остается актуальной задачей.Despite a significant number of works devoted to methods for the synthesis of exo-tetrahydrodicyclopentadiene, the search for more efficient and safer synthetic approaches is still an urgent task.

Также остается актуальной задачей разработка новых высокоэнергоемких топлив, превосходящих JP-10 по плотности, теплоте сгорания, экономичности и безопасности получения и хранения.The development of new high-energy-consuming fuels that exceed JP-10 in density, heat of combustion, efficiency and safety of production and storage also remains an urgent task.

Одним из таких топлив может быть метилзамещенный 2,2'-биснорборнанил, содержащий два напряженных бициклических фрагмента, обладающих высокой энергоемкостью (19-20 ккал/моль), лишь немного уступающей высоконапряженным малым циклам - циклопропану и циклобутану (26-28 ккал/моль), и обусловленной высвобождением дополнительной тепловой энергии при разрыве напряженных С-С связей в процессе горения.One of such fuels can be methyl-substituted 2,2'-bisnorbornanyl, containing two strained bicyclic fragments with high energy content (19-20 kcal / mol), only slightly inferior to highly stressed small cycles - cyclopropane and cyclobutane (26-28 kcal / mol) , and due to the release of additional thermal energy during the rupture of strained C-C bonds during combustion.

Figure 00000001
Figure 00000001

Кроме того, 2,2'-биснорборнанил может существовать в виде 3 структурных изомеров, и, в случае получения смеси изомеров, последняя будет иметь более низкую температуру плавления, что является важным критерием для высокоэнергоемкого топлива.In addition, 2,2'-bisnorbornanyl can exist as 3 structural isomers, and in the case of a mixture of isomers, the latter will have a lower melting point, which is an important criterion for high-energy fuel.

В литературе описан только один пример получения НБАМеНБА. Он, как и описанные в настоящее время в литературе способы получения 2,2'-бис(норборнанила), использует реакции металлокомплексного катализа. Недостатками представленных в литературе подходов к синтезу этих соединений являются недостаточный выход целевого продукта, необходимость использования дорогостоящих катализаторов, содержащих сложные лиганды, высокие концентрации катализатора в смеси, проведение синтеза в инертной атмосфере, а также в некоторых случаях использование металлоорганических реагентов в стехиометрических количествах.Only one example of obtaining NBAMeNBA is described in the literature. He, like the methods currently described in the literature for the preparation of 2,2'-bis (norbornanyl), uses metal complex catalysis reactions. The disadvantages of the approaches to the synthesis of these compounds presented in the literature are the insufficient yield of the target product, the need to use expensive catalysts containing complex ligands, high catalyst concentrations in the mixture, the synthesis in an inert atmosphere, and, in some cases, the use of organometallic reagents in stoichiometric amounts.

Способы получения метилзамещенного 2,2'-бис(норборнанила)Methods for preparing methyl-substituted 2,2'-bis (norbornanyl)

В работе [С. Bianchini, G. Giambastini, A. Meli, A. Toti. Diastereoselective alkylation-vinylation of norbornene catalyzed by a tetrahedral cobalt (II) pyridinimine complex. // Organometallics. 2007. T. 26. C. 1303-1305] описан синтез экзо-/экзо-2-метилзамещенного бис(норборнанила) взаимодействием 2-норборнена с 6 эквивалентами метилалюмоксана в присутствии 3% кобальтого катализатора (1).In the work [S. Bianchini, G. Giambastini, A. Meli, A. Toti. Diastereoselective alkylation-vinylation of norbornene catalyzed by a tetrahedral cobalt (II) pyridinimine complex. // Organometallics. 2007. T. 26. C. 1303-1305] describes the synthesis of exo / exo-2-methyl-substituted bis (norbornanyl) by the interaction of 2-norbornene with 6 equivalents of methylaluminoxane in the presence of 3% cobalt catalyst (1).

Figure 00000002
Figure 00000002

Способы получения 2,2'-бис(норборнанила)Methods for producing 2,2'-bis (norbornanyl)

В работе [A. Tenaglia, Е. Terranova, В. Waegell. Nickel-catalyzed dimerization of norbomene. // Journal of Molecular Catalysis. 1987. T. 40. C. 281-287] описан синтез (экзо-/эндо-2,2'-бис(норборнанила) гидрированием 2-(экзо-2'-норборнанил)норборнена. Последний был получен димеризацией 2-норборнена в присутствии комплексов Ni.In [A. Tenaglia, E. Terranova, B. Waegell. Nickel-catalyzed dimerization of norbomene. // Journal of Molecular Catalysis. 1987. T. 40. P. 281-287] describes the synthesis (exo / endo-2,2'-bis (norbornanyl) by hydrogenation of 2- (exo-2'-norbornanyl) norbornene. The latter was obtained by dimerization of 2-norbornene in the presence of Ni complexes.

Figure 00000003
Figure 00000003

В работе [А.В. Кучин, Р.А. Нурушев, Л.М. Халилов, Г.А. Толстиков. Сравнительное исследование стерео- и региоселективности гидроалюминирования различными реагентами олефинов норборнановой структуры. // Журнал общей химии. 1987. Т. 57. С. 1763-1768] описан синтез смеси экзо-/эндо- изомеров 2,2'-бис(норборнанила) гидроалюминированием 2-норборнена в присутствии ZrCl4, с последующим окислением полученного алана кислородом.In the work [A.V. Kuchin, R.A. Nurushev, L.M. Khalilov, G.A. Tolstikov. Comparative study of the stereo- and regioselectivity of hydroalumination with various reagents of olefins of norbornane structure. // Journal of General Chemistry. 1987. T. 57. S. 1763-1768] describes the synthesis of a mixture of exo / endo isomers of 2,2'-bis (norbornanyl) by hydroaluminization of 2-norbornene in the presence of ZrCl 4 , followed by oxidation of the resulting alane with oxygen.

Figure 00000004
Figure 00000004

В работе [J.Е. Corey, X.Н. Zhu. Reaction of hydrosilanes and olefins in the presence of Cp2MCl2/n-BuLi. // Organometallics. 1992. Т. 11. C. 672-683] описан синтез смеси экзо-/эндо- изомеров 2,2'-бис(норборнанила) димеризацией 2-норборнена в присутствии системы ди-н-пропилсилан/титаноцендихлорид/н-бутиллитий.In [J.E. Corey, H.H. Zhu. Reaction of hydrosilanes and olefins in the presence of Cp 2 MCl 2 / n-BuLi. // Organometallics. 1992. T. 11. C. 672-683] describes the synthesis of a mixture of exo / endo isomers of 2,2'-bis (norbornanyl) by dimerization of 2-norbornene in the presence of a system of di-n-propylsilane / titanocene dichloride / n-butyllithium.

Figure 00000005
Figure 00000005

В работе [S. Derien, J.С. Clinet, Е. Dunach, J. Perichon. Electrochemical incorporation of carbon dioxide into alkenes by nickel complexesV/Tetrahedron. 1992. T. 48. C. 5235-5248] описано получение смеси экзо-/эндо- изомеров 2,2'-бис(норборнанила) при электролизе норборнена в присутствии CO2 и никелевых комплексов, вероятно по радикальному механизму.In [S. Derien, J.C. Clinet, E. Dunach, J. Perichon. Electrochemical incorporation of carbon dioxide into alkenes by nickel complexes V / Tetrahedron. 1992. T. 48. C. 5235-5248] describes the preparation of a mixture of exo / endo isomers of 2,2'-bis (norbornanyl) by electrolysis of norbornene in the presence of CO 2 and nickel complexes, probably by a radical mechanism.

Figure 00000006
Figure 00000006

В работе [Y.L. Chow, X.Е. Cheng. The reaction pattern of norbornene with excited states carbonyl compounds: photochemical preparations of norbornene derivatives. // Research on chemical intermediates. 1993. T. 19. C. 211-234] описано получение смеси экзо-/эндо- изомеров 2,2'-бис(норборнанила) при УФ фотолизе норборнена в гексане в присутствии триплетных сенсибилизаторов, например, бензофенона.In [Y.L. Chow, X.E. Cheng. The reaction pattern of norbornene with excited states carbonyl compounds: photochemical preparations of norbornene derivatives. // Research on chemical intermediates. 1993. T. 19. C. 211-234] describes the preparation of a mixture of exo / endo isomers of 2,2'-bis (norbornanyl) by UV photolysis of norbornene in hexane in the presence of triplet sensitizers, for example, benzophenone.

Figure 00000007
Figure 00000007

В работе [U.М. Dzhemilev, R.М. Sultanov, R.G. Gaimaldinov. Catalytic synthesis and transformations of magnesacycloalkanes. 3. Cyclomagnesation of norbornenes catalyzed by Cp2ZrCl2. // Russian Chemical Bulletin. 1993. T. 42. C. 149-153] описано получение смеси экзо-/эндо- изомеров 2,2'-бис(норборнанила) реакцией 2-норборнена с дипропилмагнием, в присутствии Cp2ZrCl2, с последующим кислотным гидролизом.In the work [U.М. Dzhemilev, R. M. Sultanov, RG Gaimaldinov. Catalytic synthesis and transformations of magnesacycloalkanes. 3. Cyclomagnesation of norbornenes catalyzed by Cp 2 ZrCl 2 . // Russian Chemical Bulletin. 1993. T. 42. C. 149-153] describes the preparation of a mixture of exo / endo isomers of 2,2'-bis (norbornanyl) by the reaction of 2-norbornene with dipropyl magnesium, in the presence of Cp 2 ZrCl 2 , followed by acid hydrolysis.

Figure 00000008
Figure 00000008

В работе [D.J. Huang, С.H. Cheng. [2+2] Dimerization of norbornadiene and its derivatives in the presence of nickel complexes and zinc metal. // Journal of organometallic chemistry. 1995. T. 490. C.C1-C7] описано получение смеси экзо-/эндо- изомеров 2,2'-бис(норборнанила) восстановительной димеризацией 2-норборнена цинком, в присутствии NiCl2(PPh3)2.In the work [DJ Huang, C.H. Cheng. [2 + 2] Dimerization of norbornadiene and its derivatives in the presence of nickel complexes and zinc metal. // Journal of organometallic chemistry. 1995. T. 490. C. C1-C7] describes the preparation of a mixture of exo / endo isomers of 2,2'-bis (norbornanyl) by reductive dimerization of 2-norbornene with zinc, in the presence of NiCl 2 (PPh 3 ) 2 .

Figure 00000009
Figure 00000009

В работе [A. Malinowska, I. Czelusniak, М. Gorski, Т. Szymanska-Buzar. W(II)-Catalyzed hydroarylation of bicycle[2.2.1]-hept-2-ene by simple arenes. // Tetrahedron Letters. 2005. T. 46. C. 1427-1431] описано получение смеси экзо-/эндо- изомеров 2,2'-бис(норборнанила) реакцией 2-норборнена с гетеробиметаллическим комплексом (CO)4W(Cl)3W(SnCl3)(CO)3 в хлорбензоле.In [A. Malinowska, I. Czelusniak, M. Gorski, T. Szymanska-Buzar. W (II) -Catalyzed hydroarylation of bicycle [2.2.1] -hept-2-ene by simple arenes. // Tetrahedron Letters. 2005. T. 46. C. 1427-1431] describes the preparation of a mixture of exo / endo isomers of 2,2'-bis (norbornanyl) by the reaction of 2-norbornene with a heterobimetallic complex (CO) 4 W (Cl) 3 W (SnCl 3 ) (CO) 3 in chlorobenzene.

Figure 00000010
Figure 00000010

Получение НБАМеНБА гидрированием смеси экзо/эндо изомеров метилзамещенного 5-(2'-норборнанил)-норборненаObtaining NBAMeNBA by hydrogenation of a mixture of exo / endo isomers of methyl-substituted 5- (2'-norbornanyl) -norbornene

Общим недостатком всех описанных технических решений получения НБАМеНБА и 2,2'-бис(норборнанила) является использование дорогостоящих ктатализаторов, магний- или литийорганических соединений, а в ряде случаев низкие выходы продукта (3-5%).A common disadvantage of all the described technical solutions for obtaining NBAMeNBA and 2,2'-bis (norbornanyl) is the use of expensive ctatalysts, magnesium or organolithium compounds, and in some cases, low product yields (3-5%).

Кроме того, синтез проводят в инертной атмосфере с использованием абсолютных (не содержащих воду и растворенный кислород) растворителей.In addition, the synthesis is carried out in an inert atmosphere using absolute (not containing water and dissolved oxygen) solvents.

Полученные продукты не используют в качестве топлива или его компонентов.The products obtained are not used as fuel or its components.

Задача настоящего изобретения заключается в разработке экономичного и удобного способа получения НБАМеНБА с высоким выходом и чистотой с возможностью применения его в качестве высокоплотного и высокоэнергоемкого компонента авиационного и реактивного топлива.The objective of the present invention is to develop an economical and convenient method for producing NBAMeNBA with a high yield and purity with the possibility of using it as a high-density and high-energy component of aviation and jet fuel.

Поставленная задача решается тем, что предложен способ получения компонента высокоплотного и высокоэнергоемкого ракетного и авиационного топлива на основе 2- винилнорборнана (БНБА), включающий проведение термической реакции Дильса-Альдера смеси экзо-/эндо-изомеров 2-винилнорборнана (далее ВНБа) со смесью изомеров метилдициклопентадиена при нагревании и последующее гидрирование полученной смеси изомеров метилзамещенного 5-(2`-норборнанил)-норборнена в присутствии водорода и катализатора гидрирования, взятом в соотношении 0,5-10% масс. по отношению к метилзамещенному 5-(2`-норборнанил)-норборнену при комнатной температуре и давлении водорода 30-60 атм.The problem is solved by the fact that a method is proposed for producing a component of high-density and high-energy rocket and aviation fuel based on 2-vinylnorbornane (BNBA), including carrying out a thermal Diels-Alder reaction of a mixture of exo / endo isomers of 2-vinylnorbornane (hereinafter VNBa) with a mixture of isomers methyldicyclopentadiene upon heating and subsequent hydrogenation of the resulting mixture of isomers of methyl-substituted 5- (2'-norbornanyl) -norbornene in the presence of hydrogen and a hydrogenation catalyst taken in a ratio of 0.5-10 wt%. with respect to methyl-substituted 5- (2'-norbornanyl) -norbornene at room temperature and hydrogen pressure of 30-60 atm.

По второму варианту осуществления изобретения предложен способ получения компонента высокоплотного и высокоэнергоемкого ракетного и авиационного топлива на основе 2-винилнорборнана, включающий проведение термической реакции Дильса-Альдера смеси экзо-/эндо-изомеров 2-винилнорборнана со смесью изомеров метилдициклопентадиена при нагревании и последующее гидрированиеAccording to a second embodiment of the invention, a method for producing a component of high-density and high-energy rocket and aviation fuel based on 2-vinylnorbornane is proposed, including carrying out a thermal Diels-Alder reaction of a mixture of exo / endo isomers of 2-vinylnorbornane with a mixture of methyldicyclopentadiene isomers upon heating and subsequent hydrogenation

полученной смеси изомеров метилзамещенного 5-(2`-норборнанил)-норборнена в присутствии гидразин-гидрата, воздуха, катализатора разложения гидразина и катализатора гидрирования, взятом в соотношении 0,5-10% масс. по отношению к метилзамещенному 5-(2`-норборнанил)-норборнену при комнатной температуре и давлении водорода 30-60 атм.the resulting mixture of isomers of methyl-substituted 5- (2'-norbornanyl) -norbornene in the presence of hydrazine hydrate, air, hydrazine decomposition catalyst and hydrogenation catalyst taken in a ratio of 0.5-10 wt%. with respect to methyl-substituted 5- (2'-norbornanyl) -norbornene at room temperature and hydrogen pressure of 30-60 atm.

В обоих вариантах в качестве катализатора гидрирования используют гетерогенный катализатор на основе переходного металла, нанесенного на носитель, в том числе выбранный из ряда палладий на углеродном носителе, платина на углеродном носителе, никель Ренея.In both embodiments, a heterogeneous catalyst based on a transition metal supported on a support, including palladium on a carbon support, platinum on a carbon support, and Raney nickel, is used as a hydrogenation catalyst.

Реакция протекает, как указано ниже. При проведении первой стадии выход НБМеНБа составил 45%. Анализ методом хромато-масс спектрометрии позволил установить, что продуктом реакции являются 11 изомеров НБМеНБа. Эти соединения имеют близкие времена удерживания и практически одинаковые масс-спектры. При гидрировании полученной смеси изомеров 5-(2`-норборнил)-норборнена водородом в присутствии Pd на активированном угле при комнатной температуре, в гексане, с выходом 91% образуется смесь 7 изомеров НБАМеНБа (ГЖХ) (Фиг. 4).The reaction proceeds as follows. During the first stage, the yield of NBMeNB was 45%. Analysis by gas chromatography-mass spectrometry made it possible to establish that the reaction product is 11 isomers of NBMeNBa. These compounds have close retention times and almost identical mass spectra. Hydrogenation of the resulting mixture of 5- (2'-norbornyl) -norbornene isomers with hydrogen in the presence of Pd on activated carbon at room temperature in hexane with a yield of 91% gives a mixture of 7 isomers of NBAMeNB (GLC) (Fig. 4).

Figure 00000011
Figure 00000011

Технический результат - возможность получения высокоплотного и высокоэнергоемкого компонента ракетного и авиационного топлива - НБАМеНБА - с высоким выходом при простоте способа.The technical result is the possibility of obtaining a high-density and high-energy component of rocket and aviation fuel - NBAMeNBA - with a high yield with a simple method.

Следует отметить, что предложенный нами способ получения 2,2`-НБАМеНБА не требует инертной атмосферы, использования металлоорганических соединений, дорогостоящих катализаторов. Синтез осуществляется в две стадии. Исходный 2-винилнорборнан (ВНБа) былIt should be noted that our proposed method for producing 2,2'-NBAMeNBA does not require an inert atmosphere, the use of organometallic compounds, and expensive catalysts. The synthesis is carried out in two stages. The original 2-vinylnorbornane (VNBa) was

получен по разработанной нами ранее методике [S.V. Shorunov, Е.S. Piskunova, V.A. Petrov, V.I. Bykov, М.V. Bermeshev. Selective hydrogenation of 5-vinyl-2-norbornene to 2-vinylnorbomane. // Petroleum Chemistry. 2018. T. 58. C. 1056-1063]. ВНБА состоит из смеси экзо-/эндо-изомеров с соотношением 30/70. При селективном гидрировании эндоциклической двойной связи образуется смесь экзо-/эндо-2-винилнорборнана с тем же соотношением изомеров.obtained by the previously developed method [S.V. Shorunov, E.S. Piskunova, V.A. Petrov, V.I. Bykov, M.V. Bermeshev. Selective hydrogenation of 5-vinyl-2-norbornene to 2-vinylnorbomane. // Petroleum Chemistry. 2018. T. 58. C. 1056-1063]. VNBA consists of a mixture of exo / endo isomers with a ratio of 30/70. Selective hydrogenation of the endocyclic double bond results in a mixture of exo / endo-2-vinylnorbornane with the same isomer ratio.

Получение метилзамещенного 5-(2'-норборнанил)-норборнена (НБМеНБа)Preparation of methyl-substituted 5- (2'-norbornanyl) -norbornene (NBMeNBa)

Материалы, подготовка реагентов и растворителейMaterials, preparation of reagents and solvents

Все используемые в работе растворители, а также сульфат меди(II) были закуплены в компании «Компонент-Реактив» и использовались без предварительной очистки.All solvents used in the work, as well as copper (II) sulfate, were purchased from Komponent-Reaktiv and were used without preliminary purification.

Методы исследованийResearch methods

ЯМР спектры регистрируют на ЯМР-спектрометрах Varian Inova 500, Bruker Avance DRX 400 и на BrukerMSL-300. Для 1Н-ЯМР-спектров частота регистрации 499.8 МГц, 400.1 МГц и 300 МГц соответственно. Сигналы в спектрах 1Н относят по остаточным протонам CDCl3 (7.24 м.д.).NMR spectra are recorded on Varian Inova 500, Bruker Avance DRX 400 NMR spectrometers and on Bruker MSL-300. For 1 H-NMR spectra, the recording frequencies are 499.8 MHz, 400.1 MHz, and 300 MHz, respectively. The signals in the 1 H spectra are assigned to the residual protons of CDCl 3 (7.24 ppm).

Хромато-масс-спектрометрический анализ проводят на газовом хромато-масс-спектрометре Finnigan МАТ 95 XL (энергия ионизации 70 эВ, диапазон масс 20-800 а.е.м., разрешение 1000, температура источника 200°С, скорость сканирования 1 с/декада масс) и хроматографе HP 6890+ с капиллярной колонкой 30 м×0.25 мм с фазой DB-5 (полидиметилсилоксан, содержащий 5% фенильных групп), газ-носитель - гелий (деление потока 1:30).Chromato-mass spectrometric analysis is carried out on a Finnigan MAT 95 XL gas chromatograph-mass spectrometer (ionization energy 70 eV, mass range 20-800 amu, resolution 1000, source temperature 200 ° C, scanning speed 1 s / ten masses) and an HP 6890+ chromatograph with a 30 m × 0.25 mm capillary column with a DB-5 phase (polydimethylsiloxane containing 5% phenyl groups), carrier gas helium (flow division 1:30).

Газохроматографический анализ проводят на газовом хроматографе Кристалл 5000 с капиллярной колонкой SGE Analytical Science и пламенно-ионизационным детектором (ПИД). Длина колонки 25 м×0.32 мм, фаза - НТЕ8 (полисилоксанкарборан, содержащий 8% фенильных групп), газ-носитель - азот. Параметры ПИД: температура на детекторе - 200°С, расход водорода - 25 мл/мин, расход воздуха - 250 мл/мин, расход азота - 25 мл/мин. Параметры колонки: температура термостатирования колонки - 40°С, давление газа-носителя - 71.519 кПа, поток газа-носителя - 2.5 мл/мин, скорость газа-носителя - 39.7 см/с, сбросной расход 30 мл/мин. Температура на испарителе - 250°С.Gas chromatographic analysis is carried out on a Kristall 5000 gas chromatograph with an SGE Analytical Science capillary column and a flame ionization detector (FID). Column length 25 m × 0.32 mm, phase HTE8 (polysiloxanecarborane containing 8% phenyl groups), carrier gas nitrogen. PID parameters: temperature at the detector - 200 ° С, hydrogen flow rate - 25 ml / min, air flow rate - 250 ml / min, nitrogen flow rate - 25 ml / min. Column parameters: column temperature control - 40 ° С, carrier gas pressure - 71.519 kPa, carrier gas flow - 2.5 ml / min, carrier gas velocity - 39.7 cm / s, discharge flow - 30 ml / min. Evaporator temperature - 250 ° С.

Пример 1Example 1

Этап отмеривания и смешения реагентов, проведения реакции Дильса-Альдера между метилдициклопентадиеном (МДЦПД) и двухкратным количеством ВНБа и отгонки непрореагировавшего ВНБа и выделения целевого НБМеНБА.The stage of measuring and mixing the reagents, carrying out the Diels-Alder reaction between methyldicyclopentadiene (MDCPD) and a two-fold amount of VNBa and distilling off the unreacted VNBa and isolating the target NBMeNBA.

В стальной автоклав объемом 100 мл, снабженный магнитной мешалкой, завинчивающейся горловиной для ввода реагентов, нагревательной рубашкой, термопарой, манометром и патрубком для подсоединения баллона с водородом с редуктором (патрубок для водорода используется на следующей стадии гидрирования, на данной стадии он перекрывается) загружают 30 мл (25.2 г 0.20 ммоль) ВНБа, 7.97 г (0.10 моль) метилдициклопентадиена в виде смеси изомеров и 0.1 г гидрохинона. Перемешивают реакционную массу со скоростью 50 об/мин и нагревают до 220°С. Нагревание продолжают в течение 6 часов. Спустя 6 часов прекращают нагревание, дают реакционной смеси остыть и отбирают через горловину шприцом, снабженным длинной иглой, аликвоту (~0.05 мл), выливают аликвоту в чистый пузырек емкостью 4-8 мл, с завинчивающейся крышкой, содержащий 3 мл гексана, закрывают пузырек крышкой, встряхивают, и вкалывают 1 мкл полученного раствора реакционной смеси в гексане в газовый хроматограф. Для газохроматографического анализа используется газовый хроматограф «Хроматэк-Кристалл-5000» исполнение 2 с капиллярной колонкой «SGE Analytical Science» и пламенно-ионизационным детектором (ПИД). Длина колонки 25 м×0.32 мм, фаза - НТЕ8 (полисилоксанкарборан, содержащий 8% фенильных групп), газ-носитель - азот. Параметры ПИД: температура на детекторе - 200°С, расход водорода - 25 мл/мин, расход воздуха - 250 мл/мин, расход азота - 25 мл/мин. Параметры колонки: температура термостатирования колонки - 40°С, давление газа-носителя - 71.519 кПа, поток газа-носителя - 2.5 мл/мин, скорость газа-носителя - 39.7 см/с, сбросной расход 30 мл/мин. Температура на испарителе - 250°С. В реакционной смеси содержались непрореагировавший ВНБа, этилнорборнан, смесь 11 изомеров продукта и незначительное количество примесей. Реакционную смесь переносят в прибор для перегонки - колбу Кляйзена емкостью 100 мл, снабженную дефлегматором, нисходящим холодильником, аллонжем типа «паук» и 3 приемниками и отгоняют непрореагировавший ВНБа и этилнорборнан при 50 мм, собирая фракцию, кипящую в интервале 60-80°С. Заменяют приемники и перегоняют куб при 0.2 мм.рт.ст., собирая фракцию, кипящую в интервале 80-100°С. Выход 9.05 г (45%).In a steel autoclave with a volume of 100 ml, equipped with a magnetic stirrer, a screw neck for injecting reagents, a heating jacket, a thermocouple, a pressure gauge and a pipe for connecting a hydrogen cylinder with a reducer (a pipe for hydrogen is used in the next stage of hydrogenation, at this stage it is closed) 30 ml (25.2 g 0.20 mmol) VNBa, 7.97 g (0.10 mol) methyldicyclopentadiene in the form of a mixture of isomers and 0.1 g of hydroquinone. The reaction mass is stirred at a speed of 50 rpm and heated to 220 ° C. Heating is continued for 6 hours. After 6 hours, the heating is stopped, the reaction mixture is allowed to cool, and an aliquot (~ 0.05 ml) is taken through the throat with a syringe equipped with a long needle, the aliquot is poured into a clean vial with a capacity of 4-8 ml, with a screw cap, containing 3 ml of hexane, close the vial with a lid , shake, and inject 1 μl of the resulting solution of the reaction mixture in hexane into the gas chromatograph. Gas chromatograph "Khromatek-Kristall-5000" version 2 with a capillary column "SGE Analytical Science" and a flame ionization detector (FID) is used for gas chromatographic analysis. Column length 25 m × 0.32 mm, phase HTE8 (polysiloxanecarborane containing 8% phenyl groups), carrier gas nitrogen. PID parameters: temperature at the detector - 200 ° С, hydrogen flow rate - 25 ml / min, air flow rate - 250 ml / min, nitrogen flow rate - 25 ml / min. Column parameters: column temperature control - 40 ° С, carrier gas pressure - 71.519 kPa, carrier gas flow - 2.5 ml / min, carrier gas velocity - 39.7 cm / s, discharge flow - 30 ml / min. Evaporator temperature - 250 ° С. The reaction mixture contained unreacted VNBa, ethylnorbornane, a mixture of 11 product isomers, and a small amount of impurities. The reaction mixture is transferred to a distillation apparatus - a 100 ml Claisen flask equipped with a reflux condenser, a descending condenser, a "spider" type allonge and 3 receivers, and unreacted VNBa and ethylnorbornane are distilled off at 50 mm, collecting the fraction boiling in the range of 60-80 ° C. Replace the receivers and distill the cube at 0.2 mm Hg, collecting the fraction boiling in the range of 80-100 ° C. Yield 9.05 g (45%).

Этап гидрирования полученного НБМеНБа водородом в присутствии 2% по массе (10% палладия на активированном угле) в гексане.The stage of hydrogenation of the obtained NBMeNB with hydrogen in the presence of 2% by weight (10% palladium on activated carbon) in hexane.

В стальной автоклав объемом 100 мл, снабженный магнитной мешалкой), завинчивающейся горловиной для ввода реагентов, манометром и патрубком для ввода водорода с редуктором (предполагается использовать автоклав, в котором проводили стадию конденсации, предварительно помыв его, при этом нагревательная рубашка и термопара не используются) загружают смесь 9.00 г (44.5 ммоль) изомеров НБМеНБА, 0.24 г (2% весовых) 10% Pd/C и 20 мл гексана. Подсоединяют баллон с водородом и перемешивают реакционную смесь 5 суток при комнатной температуре и давлении водорода 30 атм. По завершении 5 суток стравливают давление, отбирают аликвоту, анализируют, как это описано на этапе 4.1. Продукт реакции выходит в виде 7 близко расположенных пиков (Фиг. 4). При отсутствии НБМеНБА приступают к следующей стадии.In a steel autoclave with a volume of 100 ml, equipped with a magnetic stirrer), a screw neck for introducing reagents, a pressure gauge and a nozzle for introducing hydrogen with a reducer (it is assumed to use an autoclave in which the condensation stage was carried out, having previously washed it, while the heating jacket and thermocouple are not used) load a mixture of 9.00 g (44.5 mmol) of NBMeNBA isomers, 0.24 g (2% by weight) 10% Pd / C and 20 ml of hexane. Connect a balloon with hydrogen and stir the reaction mixture for 5 days at room temperature and a hydrogen pressure of 30 atm. At the end of 5 days, the pressure is released, an aliquot is taken, and analyzed as described in step 4.1. The reaction product comes out in the form of 7 closely spaced peaks (Fig. 4). In the absence of NBMeNBA, proceed to the next stage.

Этап фильтрования реакционной смеси от катализатора гидрирования.Stage of filtration of the reaction mixture from the hydrogenation catalyst.

По завершению процесса гидрирования реакционную смесь переносят из автоклава сжатым воздухом (азотом) в плоскодонную колбу емкостью 200 мл. Автоклав трижды промывают гексаном порциями по 15 мл и объединяют промывные экстракты с реакционной смесью. Фильтруют под вакуумом водоструйного насоса в колбу Бунзена емкостью 500 мл через фильтр Шотта диаметром 5 см и высотой 6 см, заполненный на 3 см в высоту силикагелем 40-63 мкм. На верх подушки из силикагеля, в центр, помещают бумажный фильтр диаметром 3 см и при фильтровании стараются выливать реакционную смесь на бумажный фильтр, чтобы избежать деформации подушки из силикагеля. Важно включить вакуум до начала фильтрования. После фильтрования реакционной смеси силикагель промывают 150 мл гексана. Получают примерно 220 мл раствора НБАМеНБА в гексане, отфильтрованного от катализатора. От полученного на этапе раствора отгоняют на роторном испарителе гексан. Остаток переносят в колбу Кляйзена емкостью 25 мл, снабженную дефлегматором, нисходящим холодильником, пауком и приемниками и разгоняют в вакууме при давлении 0.1 мм.рт.ст. Собирают фракцию с температурой кипения 82-84°С. Выход продукта составляет 8.27 г (91%). По данным ГЖХ полученное вещество представляет собой смесь 7 изомеров.Upon completion of the hydrogenation process, the reaction mixture is transferred from the autoclave with compressed air (nitrogen) to a 200 ml flat-bottomed flask. The autoclave is washed three times with hexane in 15 ml portions and the wash extracts are combined with the reaction mixture. Filter under vacuum of a water-jet pump into a 500 ml Bunsen flask through a Schott filter with a diameter of 5 cm and a height of 6 cm, filled 3 cm in height with silica gel 40-63 μm. A paper filter with a diameter of 3 cm is placed on the top of the silica gel pillow, in the center, and during filtration, try to pour the reaction mixture onto the paper filter to avoid deformation of the silica gel pillow. It is important to turn on the vacuum before starting filtration. After filtration of the reaction mixture, the silica gel is washed with 150 ml of hexane. Approximately 220 ml of a solution of NBAMeNBA in hexane, filtered from the catalyst, are obtained. From the solution obtained at this stage, hexane is distilled off on a rotary evaporator. The residue was transferred into a 25 ml Claisen flask equipped with a reflux condenser, a descending condenser, a spider and receivers and distilled in a vacuum at a pressure of 0.1 mm Hg. A fraction with a boiling point of 82-84 ° C is collected. The product yield is 8.27 g (91%). According to GLC data, the resulting substance is a mixture of 7 isomers.

Пример 2Example 2

Отличается от примера 1 тем, что на этапе гидрирования берут 1% (от массы НБМеНБА) 10% Pd/C. Гидрирование проводят в течение 10 суток при комнатной температуре и давлении водорода 30 атм. Выход 90%.Differs from example 1 in that at the stage of hydrogenation take 1% (by weight of NBMeNBA) 10% Pd / C. The hydrogenation is carried out for 10 days at room temperature and a hydrogen pressure of 30 atm. Output 90%.

Пример 3Example 3

Отличается от примера 1 тем, что на этапе гидрирования берут 2% (от массы НБМеНБА) 5% Pd/C. Гидрирование проводят в течение 10 суток при комнатной температуре и давлении водорода 30 атм. Выход 88%.Differs from example 1 in that at the stage of hydrogenation take 2% (by weight of NBMeNBA) 5% Pd / C. The hydrogenation is carried out for 10 days at room temperature and a hydrogen pressure of 30 atm. Yield 88%.

Пример 4Example 4

Отличается от примера 1 тем, что на этапе гидрирования вместо гексана используют пентан. Гидрирование проводят в течение 5 суток при комнатной температуре и давлении водорода 30 атм. Выход 91%.It differs from example 1 in that pentane is used instead of hexane in the hydrogenation step. The hydrogenation is carried out for 5 days at room temperature and a hydrogen pressure of 30 atm. The yield is 91%.

Пример 5Example 5

Отличается от примера 1 тем, что на этапе гидрирования растворитель не используют. Гидрирование проводят в течение 5 суток при комнатной температуре и давлении водорода 30 атм. Далее разбавляют реакционную смесь в два раза гексаном и далее фильтруют и перегоняют, как это описано в примере 1. Выход 91%.Differs from example 1 in that no solvent is used in the hydrogenation step. The hydrogenation is carried out for 5 days at room temperature and a hydrogen pressure of 30 atm. Next, the reaction mixture is diluted twice with hexane and then filtered and distilled as described in example 1. Yield 91%.

Пример 6Example 6

Отличается от примера 1 тем, что на этапе гидрирования берут 2% (от массы НБМеНБА) 5% Pt/C. Гидрирование проводят в течение 10 суток при комнатной температуре и давлении водорода 30 атм. Выход 92%.Differs from example 1 in that at the stage of hydrogenation take 2% (by weight of NBMeNBA) 5% Pt / C. The hydrogenation is carried out for 10 days at room temperature and a hydrogen pressure of 30 atm. Output 92%.

Пример 7Example 7

Отличается от примера 1 тем, что на этапе гидрирования берут 10% (от массы НБМеНБА) никеля Ренея. Гидрирование проводят в течение 10 суток при комнатной температуре и давлении водорода 60 атм. Выход 92%.Differs from example 1 in that at the stage of hydrogenation take 10% (by weight of NBMeNBA) Raney nickel. Hydrogenation is carried out for 10 days at room temperature and a hydrogen pressure of 60 atm. Output 92%.

Пример 8Example 8

Реакцию проводят в термостатируемом, трехгорловом стеклянном реакторе с магнитной мешалкой, обратным холодильником и барботером для подачи воздуха. В смесь метанола (60 мл), гидразингидрата 12 мл (12.0 г, 0,24 моль, 3 эквивалента) и НБМеНБА (15 г. 0,07 моль) прикапывали раствор пентагидрата сульфата меди (0,21 г в 10 мл метанола) или 2% масс на гидразингидрат. Затем, при перемешивании, пропускают воздух со скоростью 3,5 л/час. Следует отметить, что в отсутствии воздуха реакция не протекает. Через определенные промежутки времени отбирают пробы и анализируют методом ГЖХ. Конверсия НБМеНБА - 100% после 6 часов реакции. Для выделения целевого продукта водно-спиртовую фазу отделяют от органической, которую затем нейтрализуют поликислотой Dowex 50 и перегоняют в вакууме, как это описано в примере 1.The reaction is carried out in a thermostated, three-necked glass reactor with a magnetic stirrer, reflux condenser and air bubbler. Into a mixture of methanol (60 ml), hydrazine hydrate 12 ml (12.0 g, 0.24 mol, 3 equivalents) and NBMeNBA (15 g 0.07 mol) was added dropwise a solution of copper sulfate pentahydrate (0.21 g in 10 ml of methanol) or 2% of the mass for hydrazine hydrate. Then, with stirring, air is passed at a rate of 3.5 l / h. It should be noted that the reaction does not proceed in the absence of air. Samples are taken at regular intervals and analyzed by GLC. Conversion of NBMeNBA - 100% after 6 hours of reaction. To isolate the target product, the aqueous-alcoholic phase is separated from the organic phase, which is then neutralized with Dowex 50 polyacid and distilled in vacuo, as described in example 1.

Выход 85%.85% yield.

1Н ЯМР спектр (Фиг. 1). В спектре 1Н ЯМР НБАМеНБА содержатся сигналы протонов норборнанового фрагмента в области 0,98-2,23 м.д. В спектре отсутствуют сигналы от протонов норборненовой двойной связи (область 6.0-6.2 м.д.), что свидетельствует об отсутствии исходного НБМеНБа. 1 H NMR spectrum (Fig. 1). The 1 H NMR spectrum of NBAMeNBA contains the signals of the protons of the norbornane fragment in the region of 0.98-2.23 ppm. The spectrum does not contain signals from protons of the norbornene double bond (region 6.0-6.2 ppm), which indicates the absence of the initial NBMeNBa.

13С ЯМР спектр (Фиг. 2). В спектре 13С ЯМР НБАМеНБА содержатся сигналы алифатических атомов углерода норборнанового фрагмента в области 15.6-45.5 м.д. В спектре отсутствуют сигналы алкенильных атомов углерода, что свидетельствует об отсутствии исходного НБАМеНБА. 13 C NMR spectrum (Fig. 2). The 13 C NMR spectrum of NBAMeNBA contains signals of aliphatic carbon atoms of the norbornane fragment in the range of 15.6-45.5 ppm. The spectrum does not contain signals of alkenyl carbon atoms, which indicates the absence of the starting NBAMeNBA.

Масс-спектр (Фиг. 3). Молекулярный ион М+ 204(13), 175(42), 109(64), 95(52), 81(100), 67(82), 41(27), 28(51).Mass spectrum (Fig. 3). Molecular ion М + 204 (13), 175 (42), 109 (64), 95 (52), 81 (100), 67 (82), 41 (27), 28 (51).

Измерение теплоты сгорания и плотности метилзамещенного 2,2'-бис(норборнанила)Measurement of calorific value and density of methyl-substituted 2,2'-bis (norbornanyl)

Высшую удельную теплоту сгорания метилзамещенного 2,2'-бис(норборнанила) измеряют при помощи калориметра IKA С200 по стандартной методике в соответствии с ГОСТ 21261-91. Низшую теплоту сгорания рассчитывают, исходя из массовой доли водорода в чистом веществе в соответствии с ГОСТ 21261-91.The highest specific heat of combustion of methyl-substituted 2,2'-bis (norbornanyl) is measured using an IKA C200 calorimeter according to the standard procedure in accordance with GOST 21261-91. The lowest heat of combustion is calculated based on the mass fraction of hydrogen in the pure substance in accordance with GOST 21261-91.

Плотность метилзамещенного 2,2'-бис(норборнанила) измеряют на вибрационном плотномере ВИП-2МР по стандартной методике в соответствии с ГОСТ Р 57037-2016.The density of methyl-substituted 2,2'-bis (norbornanyl) is measured on a VIP-2MR vibration density meter according to the standard method in accordance with GOST R 57037-2016.

Температуру кристаллизации метилзамещенного 2,2'-бис(норборнанила) измеряют при помощи аппарата Кристалл-20Э по стандартной методике в соответствии с ГОСТ 18995.5-73.The crystallization temperature of methyl-substituted 2,2'-bis (norbornanyl) is measured using a Kristall-20E apparatus according to the standard procedure in accordance with GOST 18995.5-73.

Некоторые основные свойства НБАМеНБА представлены в таблице 1.Some basic properties of NBAMeNBA are presented in Table 1.

Figure 00000012
Figure 00000012

Свойства полученного НБАМеНБА как высокоэнергоемкого топлива приведены в таблице 2. По ряду параметров они превосходят известное ракетное топливо JP-10, родственное по строению полученному углеводороду.The properties of the obtained NBAMeNBA as a high-energy fuel are shown in Table 2. In a number of parameters, they are superior to the known JP-10 propellant, which is structurally related to the obtained hydrocarbon.

Figure 00000013
Figure 00000013

Figure 00000014
Figure 00000014

Claims (4)

1. Способ получения компонента высокоплотного и высокоэнергоемкого ракетного и авиационного топлива на основе 2-винилнорборнана, включающий проведение термической реакции Дильса-Альдера смеси экзо-/эндо-изомеров 2-винилнорборнана со смесью изомеров метилдициклопентадиена при нагревании и последующее гидрирование полученной смеси изомеров метилзамещенного 5-(2`-норборнанил)-норборнена в присутствии водорода и катализатора гидрирования, взятом в соотношении 0,5-10% масс. по отношению к метилзамещенному 5-(2`-норборнанил)-норборнену при комнатной температуре и давлении водорода 30-60 атм.1. A method for producing a component of high-density and high-energy rocket and aviation fuel based on 2-vinylnorbornane, including carrying out the thermal Diels-Alder reaction of a mixture of exo / endo isomers of 2-vinylnorbornane with a mixture of methyldicyclopentadiene isomers upon heating and subsequent hydrogenation of the resulting mixture of 5-methyl-substituted isomers (2`-norbornanyl) -norbornene in the presence of hydrogen and a hydrogenation catalyst, taken in a ratio of 0.5-10% of the mass. with respect to methyl-substituted 5- (2'-norbornanyl) -norbornene at room temperature and hydrogen pressure of 30-60 atm. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве катализатора гидрирования используют гетерогенный катализатор на основе переходного металла, нанесенного на носитель, выбранный из ряда палладий на углеродном носителе, платина на углеродном носителе, никель Ренея.2. A method according to claim 1, characterized in that a heterogeneous catalyst based on a transition metal supported on a carrier selected from the series of palladium on a carbon carrier, platinum on a carbon carrier, Raney nickel is used as the hydrogenation catalyst. 3. Способ получения компонента высокоплотного и высокоэнергоемкого ракетного и авиационного топлива на основе 2-винилнорборнана, включающий проведение термической реакции Дильса-Альдера смеси экзо-/эндо-изомеров 2-винилнорборнана смесью изомеров метилдициклопентадиена при нагревании и последующее гидрирование полученной смеси изомеров метилзамещенного 5-(2`-норборнанил)-норборнена в присутствии гидразин-гидрата, воздуха, катализатора разложения гидразина и катализатора гидрирования, взятом в соотношении 0,5-10% масс. по отношению к метилзамещенному 5-(2`-норборнанил)-норборнену при комнатной температуре и давлении водорода 30-60 атм.3. A method of obtaining a component of high-density and high-energy rocket and aviation fuel based on 2-vinyl norbornane, including carrying out the thermal Diels-Alder reaction of a mixture of exo / endo isomers of 2-vinyl norbornane with a mixture of methyldicyclopentadiene isomers upon heating and subsequent hydrogenation of the resulting mixture of 5-methyl-substituted isomers 2`-norbornanyl) -norbornene in the presence of hydrazine hydrate, air, a catalyst for the decomposition of hydrazine and a hydrogenation catalyst, taken in a ratio of 0.5-10% of the mass. with respect to methyl-substituted 5- (2'-norbornanyl) -norbornene at room temperature and hydrogen pressure of 30-60 atm. 4. Способ по п. 3, отличающийся тем, что в качестве катализатора гидрирования используют гетерогенный катализатор на основе переходного металла, нанесенного на носитель, выбранный из ряда палладий на углеродном носителе, платина на углеродном носителе, никель Ренея.4. The method according to claim 3, characterized in that a heterogeneous catalyst based on a transition metal supported on a support selected from the series of palladium on a carbon support, platinum on a carbon support, Raney nickel is used as the hydrogenation catalyst.
RU2019123429A 2019-07-25 2019-07-25 Method of producing high-density and high-energy rocket and aviation fuel component based on methyl-substituted 2,2'-bis (norbornanyl) (versions) RU2739242C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019123429A RU2739242C1 (en) 2019-07-25 2019-07-25 Method of producing high-density and high-energy rocket and aviation fuel component based on methyl-substituted 2,2'-bis (norbornanyl) (versions)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019123429A RU2739242C1 (en) 2019-07-25 2019-07-25 Method of producing high-density and high-energy rocket and aviation fuel component based on methyl-substituted 2,2'-bis (norbornanyl) (versions)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2739242C1 true RU2739242C1 (en) 2020-12-22

Family

ID=74063171

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019123429A RU2739242C1 (en) 2019-07-25 2019-07-25 Method of producing high-density and high-energy rocket and aviation fuel component based on methyl-substituted 2,2'-bis (norbornanyl) (versions)

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2739242C1 (en)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2551684C1 (en) * 2013-10-31 2015-05-27 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт нефтехимии и катализа Российской академии наук Method of producing polycyclic 3-alkyl(phenyl)phospholane-3-oxides
RU2665488C1 (en) * 2018-03-29 2018-08-30 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Ордена Трудового Красного Знамени Институт нефтехимического синтеза им. А.В. Топчиева Российской академии наук (ИНХС РАН) Method for preparing 2-vinyl-norbornane

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2551684C1 (en) * 2013-10-31 2015-05-27 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт нефтехимии и катализа Российской академии наук Method of producing polycyclic 3-alkyl(phenyl)phospholane-3-oxides
RU2665488C1 (en) * 2018-03-29 2018-08-30 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Ордена Трудового Красного Знамени Институт нефтехимического синтеза им. А.В. Топчиева Российской академии наук (ИНХС РАН) Method for preparing 2-vinyl-norbornane

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Neureiter Pyrolysis of 1, 1-Dichloro-2-vinylcyclopropane Synthesis of2-Chlorocyclopentadiene
Corey et al. New stereospecific synthesis of trisubstituted olefins. Stereospecific synthesis of farnesol
Satoh et al. New convenient approach to the preparation of (Z)-allylic boronates via catalytic 1, 4-hydroboration of 1, 3-dienes with catecholborane
Jhingan et al. Homogeneous catalysis with a heterogeneous palladium catalyst. An effective method for the cyclotrimerization of alkynes
Paquette et al. . alpha.-Halo sulfones. XVIII. Ramberg-Baecklund rearrangement as a synthetic entry to unsaturated propellanes
CN111039769B (en) Method for synthesizing methyl heptenone from methyl butynol
CN111233615B (en) Norbornene-based four-membered ring space fuel, heterogeneous photocatalytic cyclization preparation method and application thereof
RU2665488C1 (en) Method for preparing 2-vinyl-norbornane
JP2001010999A (en) Production of tricyclodecanedimethanol and/or pentacyclodecanedimethanol
US4762092A (en) High-density liquid fuel
RU2739242C1 (en) Method of producing high-density and high-energy rocket and aviation fuel component based on methyl-substituted 2,2'-bis (norbornanyl) (versions)
Heinsohn et al. Stereochemistry of reduction of substituted cyclohexanones with triisobutylaluminum and diisobutylaluminum hydride
Saura-Llamas et al. Epimerization of secondary alcohols by new homogeneous, low oxidation-state metal catalysts: carbon-hydrogen bond activation in rhenium alkoxide complexes (. eta. 5-C5R5) Re (NO)(PPh3)(OCHRR')
Taylor et al. Cyclodimerization of styrene
RU2739190C1 (en) Method of producing high-density and high-energy rocket and aviation fuel based on 2-vinyl norbornane (versions)
CN112723979A (en) Pinene cyclopropane compound, preparation method and application thereof
Fujikura et al. Stereospecific Hydroformylation of endo-Dicyclopentadiene in the Presence of Rhodium Complex Catalysts. A Route to endo-Tricyclo [5.2. 1.02, 6] Dec-8-exo-Ylcarbinol, Precursor of 4-Homoisotwistane
EP0166382B1 (en) High-density liquid fuel
CN105597829B (en) Catalyst, preparation method and its application in methanol and glycol synthesis
CN101134707A (en) One-step method for preparing exo-tetrahydrodicyclopentadiene
RU2504532C1 (en) Method of producing norbornane derivatives
US3576011A (en) Tetrahydropyran production
Mandelt et al. Mono-and Bicyclic Cyclopentenes by Rearrangement of 1-Methylcyclobutylmethanols: Synthesis of (±)-Cuparene and Formal Syntheses of (±)-Laurene and (±)-Herbertene
CN114671750B (en) Four-ring aerospace fuel, precursor thereof and preparation method thereof
Little et al. Asymmetric induction in the intramolecular 1, 3-diyl trapping reaction. Chirality on the linking chain

Legal Events

Date Code Title Description
QB4A Licence on use of patent

Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20210908

Effective date: 20210908