Хексанитробензен

Хексанитробензен
Идентификација
3Д модел (Jmol)	интерактивна слика;
ChemSpider	10445694 ;
	SMILES [O-][N+](=O)c1c(c(c(c(c1[N+](=O)[O-])[N+](=O)[O-])[N+](=O)[O-])[N+](=O)[O-])[N+](=O)[O-]; ; ; ; ; ;
Својства
Хемијска формула	C6N6O12
Моларна маса	348,097
	Уколико није другачије напоменуто, подаци се односе на стандардно стање материјала (на 25 °C [77 °F], 100 kPa).
	Референце инфокутије

Хексанитробензен, такође познат као ХНБ, је експлозивно једињење високе густине са хемијском формулом C
6Н
6О
12, добијено оксидацијом аминске групе пентанитроанилина водоник - пероксидом у сумпорној киселини. Садржи 6 атома угљеника и има молекулску масу од 348,097 Da.

Osobine[уреди | уреди извор]

Osobina	Vrednost
Broj akceptora vodonika	12
Broj donora vodonika	0
Broj rotacionih veza	6
Particioni koeficijent^[1] (ALogP)	1,2
Растворљивост^[2] (logS, log(mol/L))	-10,1
Поларна површина^[3] (PSA, Å²)	274,9

Својства[уреди | уреди извор]

Стабилна конформација овог молекула има нитро групе ротиране ван равни централног бензенског прстена. Молекул усваја конформацију налик пропелеру у којој су нитро групе ротиране за око 53 °Ц (127 °Ф) од равни.^[4]

ХНБ има непожељно својство да је умерено осетљив на светлост и стога га је тешко безбедно користити. Од 2021. године, не користи се ни у једној производњи експлозива, иако се користи као прекурсорска хемикалија у једној методи производње ТАТБ-а, другом експлозиву.

ХНБ је експериментално коришћен као извор гаса за експлозивно пумпани гаснодинамички ласер.^[5] У овој примени, ХНБ и тетранитрометан су пожељнији од конвенционалнијих експлозива јер су продукти експлозије ЦО
2 и Н
2 довољно једноставна мешавина за симулацију гаснодинамичких процеса и прилично слична конвенционалном гаснодинамичком ласерском медију. Вода и производи водоника многих других експлозива могу да ометају вибрациона стања ЦО
2 у овом типу ласера.

Синтеза[уреди | уреди извор]

Током Другог светског рата у Немачкој је предложен метод синтезе хексанитробензена, а производ је требало да се производи у полуиндустријској размери по следећој шеми:

C
6Х
3(НО
2)
3 → C
6Х
3(НХОХ)
3 (делимична редукција)

C
6Х
3(НХОХ)
3 → C
6(НО
2)
3(НХОХ)
3 (нитрација)

C
6(НО
2)
3(НХОХ)
3 → C
6(НО
2)
6 (оксидација)

Потпуна нитрација бензена је практично немогућа јер су нитро групе деактивирајуће групе за даљу нитрацију.

ХНБ се такође може добити другом методом. Тринитробензен се прво кува са гвозденим струготинама и хлороводоничном киселином. Добијени 3,5-динитроанилин се третира са великим вишком концентроване азотне киселине, или смеше за нитрирање, на 5 °Ц (41 °Ф), а затим се температура подиже на 70 °Ц (158 °Ф). После 4 сата, смеша је охлађена испод 70 °Ц (158 °Ф). Пентанитроанилин C₆ (НО₂ )₅НХ₂ је уклоњен сувим дихлоретаном и нитрован концертован сумпорне и азотне киселине.

Друга метода је оксидисала пентанитроанилин водоник-пероксидом у великом вишку од 20% олеума на температури од 0—25 °Ц (32—77 °Ф). Кристали су добро испрани и рекристалисани са хлороформом.^[6]

Погоднији начин да се добије пентанитроанилин - конверзија 2,4,6-тринитротолуена са водоник-сулфидом у 2-амино-4,6-динитротолуенску киселину и нитрирање ове друге смешом ХНО₃ / Х₂СО₄ до дати пентанитроанилин.^[7]

Додатна својства[уреди | уреди извор]

Цхапман-Јоугет детонациони притисак: 43 ГПа
Густина кристала: 2.01

Физичка својства[уреди | уреди извор]

Тачка топљења 246—265 °Ц (475—509 °Ф) (у зависности од методе пречишћавања), сублимира на 200 °Ц (392 °Ф) у вакууму без распадања. Густина, у зависности од начина производње, износи 1,8 - 2,03 г / цм³.

Експлозивна својства[уреди | уреди извор]

Позитивне карактеристике експлозива:

Веома велика брзина детонације.
Веома висока топлота распадања.
Изузетно висок брисанц.
Висока експлозивност.
Висока термичка стабилност, упоредива са експлозивима отпорним на топлоту.
Нулти баланс кисеоника.
Може се мешати са флегматизаторима.
Топлота експлозије је 6,99 МЈ/кг. Брзина детонације - 9450 м/с при густини од 1,9 г/цм³. Притисак на фронту детонационог таласа је 40,6 ГПа. Густина - 2,01 г/цм³.

Недостаци:

Хидролитичка нестабилност;
висока цена производње, због потребе (у методи синтезе која се данас користи) у концентрованом водоник пероксиду и неким другим нијансама.
некомпатибилност са амонијум соли.

Производња[уреди | уреди извор]

Да би се добио, ТНБ се прво кува са гвожђем и хлороводоничном киселином, или са амонијум сулфидом. Добијени 3,5-динитроанилин се третира са великим вишком концентроване азотне киселине или смеше за нитрирање на 5 °Ц (41 °Ф), а затим се температура подиже на 70 °Ц (158 °Ф). После 4 сата смеша се охлади на испод 70 °Ц (158 °Ф). Пентанитроанилин Ц₆(НО₂)₅НХ₂ је одвојен сувим дихлоретаном и нитрован смешом конц. сумпорне и азотне киселине. Према другој методи, пентанитроанилин се оксидује водоник-пероксидом у великом вишку од 20% олеума на температури од 0—25 °Ц (32—77 °Ф). Кристали се темељно исперу и рекристалишу из сувог хлороформа .
Такође је описан начин производње коришћен у Немачкој током Другог светског рата; заснива се на редукцији нитро група тринитробензена (нпр. водоник-сулфида) у -НХОХ, нитрацијом са конц. ХНО₃ до C₆(НХОХ)₃(НО₂)₃ и накнадна оксидација смешом ХНО₃ и ЦрО₃ у ХДД.
Погоднији начин за добијање пентанитроанилина је редукција 2,4,6-тринитротолуена са водоник-сулфидом у 2-амино-4,6-динитротолуен и нитрирање овог последњег у пентанитроанилин са смешом ХНО₃/Х₂СО₄. Пентанитроанилин, као и ХДНБ, је хидролитички нестабилан.

Коришћење[уреди | уреди извор]

Хексанитробензен има непожељно својство да је умерено осетљив на светлост и стога га је тешко безбедно користити. Тренутно се не користи ни у једној примени у производњи експлозива, иако се користи као хемијски прекурсор у методи производње триаминотринитробензена (ТАТБ), још једног експлозива.

ХНБ је експериментално коришћен као извор гаса за динамички гасни ласер са експлозивном пумпом.^[8] У овој примени, попут тетранитрометана, они су пожељнији у односу на конвенционалније експлозиве јер су продукти експлозије ЦО₂ и Н₂ довољно једноставна смеша за симулацију гаснодинамичких процеса и прилично слична ласерском медијуму.конвенционална гасна динамика. Вода и водонични производи многих других експлозива могу да ометају вибрациона стања ЦО₂ у овом типу ласера.

Углавном се користи за геолошка истраживања, као и у условима потребе за његовом колосалном експлозивном снагом и термичком стабилношћу, где је цена експлозива од секундарног значаја. Размишља се о војној производњи, али због високе цене подаци о широкој употреби нису доступни. У вези са наведеним, његова употреба за терористичке активности је све сумњивија. Висока експлозивност чини хексанитробензен обећавајућом компонентом ракетних горива у будућности.

Види још[уреди | уреди извор]

Референце[уреди | уреди извор]

^ Гхосе, А.К.; Висwанадхан V.Н. & Wендолоски, Ј.Ј. (1998). „Предицтион оф Хyдропхобиц (Липопхилиц) Пропертиес оф Смалл Органиц Молецулес Усинг Фрагмент Метходс: Ан Аналyсис оф АлогП анд ЦЛогП Метходс”. Ј. Пхyс. Цхем. А. 102: 3762—3772. дои:10.1021/јп980230о.
^ Tetko IV, Tanchuk VY, Kasheva TN, Villa AE (2001). „Estimation of Aqueous Solubility of Chemical Compounds Using E-State Indices”. Chem Inf. Comput. Sci. 41: 1488—1493. PMID 11749573. doi:10.1021/ci000392t.
^ Ertl P.; Rohde B.; Selzer P. (2000). „Fast calculation of molecular polar surface area as a sum of fragment based contributions and its application to the prediction of drug transport properties”. J. Med. Chem. 43: 3714—3717. PMID 11020286. doi:10.1021/jm000942e.
^ ^а ^б Барт, Ј. C. Ј. (1968). „Тхе црyстал струцтуре оф а модифицатион оф хеxапхенyлбензене” (ПДФ). Ацта Црyсталлограпхица Сецтион Б. 24 (10): 1277—1287. дои:10.1107/С0567740868004176.
^ Цонденсед еxплосиве гас дyнамиц ласер, Унитед Статес Патент 4099142
^ У.С. Патент Нумбер 4,262,148. Сyнтхесис оф хеxанитробензене. Април 14, 1981. [ен]
^ У.С. Патент Нумбер 4,248,798. Неw метход фор препаринг пентанитроанилине анд триаминотринитробензенес фром тринитротолуене. Фебруарy 3, 1981. [ен]
^ Цонденсед еxплосиве гас дyнамиц ласер, Унитед Статес Патент 4099142

Литература[уреди | уреди извор]

Цлаyден, Јонатхан; Греевес, Ницк; Wаррен, Стуарт; Wотхерс, Петер (2001). Органиц Цхемистрy (I изд.). Оxфорд Университy Пресс. ИСБН 978-0-19-850346-0.
Смитх, Мицхаел Б.; Марцх, Јеррy (2007). Адванцед Органиц Цхемистрy: Реацтионс, Мецханисмс, анд Струцтуре (6тх изд.). Неw Yорк: Wилеy-Интерсциенце. ИСБН 0-471-72091-7.
Катритзкy А.Р.; Позхарскии А.Ф. (2000). Хандбоок оф Хетероцyцлиц Цхемистрy (Сецонд изд.). Ацадемиц Пресс. ИСБН 0080429882.

Спољашње везе[уреди | уреди извор]

Hexanitrobenzene

[1] Гхосе, А.К.; Висwанадхан V.Н. & Wендолоски, Ј.Ј. (1998). „Предицтион оф Хyдропхобиц (Липопхилиц) Пропертиес оф Смалл Органиц Молецулес Усинг Фрагмент Метходс: Ан Аналyсис оф АлогП анд ЦЛогП Метходс”. Ј. Пхyс. Цхем. А. 102: 3762—3772. дои:10.1021/јп980230о.

[2] Tetko IV, Tanchuk VY, Kasheva TN, Villa AE (2001). „Estimation of Aqueous Solubility of Chemical Compounds Using E-State Indices”. Chem Inf. Comput. Sci. 41: 1488—1493. PMID 11749573. doi:10.1021/ci000392t.

[3] Ertl P.; Rohde B.; Selzer P. (2000). „Fast calculation of molecular polar surface area as a sum of fragment based contributions and its application to the prediction of drug transport properties”. J. Med. Chem. 43: 3714—3717. PMID 11020286. doi:10.1021/jm000942e.

[bart-4] а ^б Барт, Ј. C. Ј. (1968). „Тхе црyстал струцтуре оф а модифицатион оф хеxапхенyлбензене” (ПДФ). Ацта Црyсталлограпхица Сецтион Б. 24 (10): 1277—1287. дои:10.1107/С0567740868004176.

[5] Цонденсед еxплосиве гас дyнамиц ласер, Унитед Статес Патент 4099142

[6] У.С. Патент Нумбер 4,262,148. Сyнтхесис оф хеxанитробензене. Април 14, 1981. [ен]

[7] У.С. Патент Нумбер 4,248,798. Неw метход фор препаринг пентанитроанилине анд триаминотринитробензенес фром тринитротолуене. Фебруарy 3, 1981. [ен]

[8] Цонденсед еxплосиве гас дyнамиц ласер, Унитед Статес Патент 4099142

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]