多硝基笼状化合物又可以分为多硝基碳环笼状化合物和多硝基杂环笼状化合物,前者的代表主要是硝基立方烷[7](ONC)、硝基金刚烷[8](HNA),后者的代表主要是六硝基六氮杂异伍兹烷[9] (CL-20)、4,10-二硝基-4,10-二氮杂-2,6,8,12-四氧四环十二烷[10](TEX)等,见图1.2所示。
图1.2 典型硝基笼状化合物
1.2.2 二硝基金刚烷合成研究
1988年,Archibald[14]等提出以2-金刚烷酮为原料合成2,2-二硝基金刚烷的方法。先将2-金刚烷酮进行肟化得到酮肟,再与次卤酸盐作用形成相应的偕卤偕硝基化合物,最后再用AgN03/NaN02体系进行氧化硝化得到2,2-二硝基金刚烷,三步反应总收率46%。另外,文章还给出了酮肟直接与100%硝酸作用偕二硝化的方法,收率21%,但可回收70%的2-金刚烷酮,详见反应式1.1和1.2。
反应式1.1 三步偕硝化法合成2,2-二硝基金刚烷
反应式1.2 一步法合成2,2-二硝基金刚烷
1.2.3 四硝基金刚烷合成研究
(1) 1,3,5,7-四硝基金刚烷
Sollott等[15]于80年代由金刚烷经卤代、卤素交换、乙酰胺化、酸解、氧化等步骤合成出1,3,5,7-四硝基金刚烷,这是最早合成出来的多硝基金刚烷,如反应式1.3所示。1,3,5,7-四硝基金刚烷稳定性高,结构对称性好,耐热性好,其感度比2,4,6-三硝基甲苯(TNT)更低,因此可以单独作炸药使用,也可以和TNT、HMX等其他炸药混合使用。