黑索金

直接硝解法是将浓硝酸加入乌洛托品中，使其生成黑索金并放出简单的小分子物质，其主体反应如下，二者差别体现于甲醛等产物是否被硝酸氧化：[4][12]

${\displaystyle {\rm {(CH_{2})_{6}N_{4}+6HNO_{3}\rightarrow RDX+6H_{2}O+3CO_{2}+2N_{2}}}}$

${\displaystyle {\rm {(CH_{2})_{6}N_{4}+3HNO_{3}\rightarrow RDX+3HCHO+NH_{3}}}}$

直接硝解法存在众多副反应，作用机理也较为复杂，一般生产制备中仅考虑上述主要反应。目前该方法工艺较为成熟，主要生产步骤为：乌洛托品原料的预处理；乌洛托品与硝酸发生硝化反应，期间大量放热；使用水稀释酸液降温并过滤析出的黑索金结晶；洗涤黑索金结晶；使用钝化剂包覆药剂并干燥，随后即可得到黑索金成品[4]。该方法最严重的缺陷是硝酸会因氧化甲醛而出现大量损耗，因此就算是在最适条件下，黑索金产量与乌洛托品投入量也远远达不到1比1的理论反应比例，与此同时，生产过程中的废水废气也会造成一定的环境问题，需要大量设备处理[12]。

直接硝解法中黑索金存在数值约为40%的最大产率，为达到该理论产值所消耗的浓硝酸量与其浓度负相关，且随着浓度的降低，其消耗量迅速增加。当使用97%硝酸时，仅需26倍乌洛托品量的硝酸就可达到最大产值，但当浓度降至88%时，该值迅速上升至110倍乌洛托品量。与此相对应的，乌洛托品硝解初始速率与硝酸浓度正相关，但高浓度下其速率下降趋势也更加明显[13]。

巴赫曼法又称醋酐法，由沃纳·伊曼纽尔·巴赫曼和约翰·克拉克·希恩于1949年发表，主要原料包括乌洛托品、硝酸、硝酸铵、醋酐和醋酸。巴赫曼等人计算出该反应中黑索金产率约为70%，是传统直接硝解法的2倍，硝酸消耗量也大幅下降，其反应方程式如下，由于反应产物不固定，该方程式各物质比例系数不代表实际反应物质消耗生成比例：[12]

${\displaystyle {\rm {(CH_{2})_{6}N_{4}+HNO_{3}+NH_{4}NO_{3}+(CH_{3}CO)_{2}O\rightarrow RDX+CH_{3}COOH}}}$

巴赫曼法制备黑索金存在最佳硝酸-乌洛托品比例，即一定条件下单位乌洛托品与硝酸反应，黑索金产率随着硝酸添加量的增加而先上升后下降，该最佳比例几乎不会受到硝酸铵量的影响，但会随着醋酸量和温度的上升向硝酸占比更多方向偏移，其他药剂投入量和环境条件也会造成该比例略微偏移。此外，黑索金在最佳比例时的产率与醋酸量负相关，与硝酸铵量正相关，但与温度变化关系不大[14]。

巴赫曼法原料混合物在醋酐或乌洛托品质量分数极低且其他组成成分处于特定比例的极端情况下有燃烧和爆炸风险，但实际生产中各原料比例与该危险情况对应比例相差较大，该风险对巴赫曼法应用生产影响有限[15]。

除直接硝解法和巴赫曼法外，还可通过硝酸-硝酸铵法、甲醛-硝酸铵法、白盐法等多种方法制备黑索金[16]。

其中硝酸-硝酸铵法为直接硝解法的衍生方法，该法第一步与直接硝解法一致，第二步则引入硝酸铵与第一步生成的甲醛反应以生成更多黑索金，反应方程如下：[16]

${\displaystyle {\rm {3NH_{4}NO_{3}+3CH_{2}O\rightarrow RDX+6H_{2}O}}}$

该方法可以有效解决直接硝解法产率低的问题，但会导致硝酸与乌洛托品的消耗比值进一步提高，产生更多废液，难以运用于实际生产[16]。

甲醛-硝酸铵法是以这两种物质为底料，使其在醋酐条件下直接合成黑索金，但该生产路径中间产物已被证明是乌洛托品，故其实际为巴赫曼法的另一不完善版本，在发布之初即被放弃[17]。白盐法与其他以乌洛托品为基础的制备方法间存在巨大差异，其以氨、三氧化硫、钾盐为原料制备氨基磺酸钾（结构参见CID 23687442 PubChem的链接）并将其与甲醛缩合制得1,3,5-三氮代环己烷-1,3,5-三磺酸三钾（结构参见CID 17388739 PubChem的链接），该物质在低温下硝化即可制得黑索金，其产率可达82%，但该方法步骤较多，安全性差，在实际生产中较少使用[16]。

纯净的黑索金机械感度较高，为适应某些特殊需求，一般会对工业制备的黑索金进行改性与钝化处理，相关钝化原理包括通过重结晶减少晶体缺陷、降低药剂粒度以降低比表面积、对颗粒进行钝感剂包覆等。生产中常用虫胶溶剂对黑索金颗粒进行包覆，相关方法也被称为造粒，使用的即为上述第三种钝化原理[4]。黑索金的钝化处理效果受到多个影响因素共同作用，包括巴赫曼法制备产品中奥克托今含量[18]、黑索金颗粒本身缺陷及周边粘合剂孔隙大小[19]、粘合剂种类及用量[20]等。