Пређи на садржај

2,2-Dinitroeten-1,1-diamin — разлика између измена

С Википедије, слободне енциклопедије
Интерактиван преглед историје
← Старија изменаНовија измена →
Садржај обрисан Садржај додат
ВизуелноВикитекст
м .
Značajno proširenje članka, ali su radovi u toku, tako da bi trebalo sutra da završim ovaj tekst
Ред 1: Ред 1:
{{Radovi u toku}}

{{Chembox-lat
{{Chembox-lat
| Watchedfields =
| Watchedfields =
Ред 175: Ред 177:
}}
}}
}}
}}

'''2,2-Dinitroeten-1,1-diamin''' je [[organsko jedinjenje]], koje sadrži 2 [[atom]]a [[ugljenik]]a i ima [[Молекулска маса|molekulsku masu]] od 148,078 [[Јединица атомске масе|-{''Da''}-]].
'''1,1-diamino-2,2-dinitroetilen''' (DADNE) ili '''FOX-7''' <ref>US Patent 6340780 - Method of preparing salts of dinitromethane</ref> je neosetljivo visoko eksplozivno jedinjenje, ali je i [[organsko jedinjenje]], koje sadrži 2 [[atom]]a [[ugljenik]]a i ima [[Молекулска маса|molekulsku masu]] od 148,078 [[Јединица атомске масе|-{''Da''}-]]. Prvi put ga je sintetizovao [[Švedski institut za istraživanje nacionalne odbrane]] (FOS) 1998. godine. <ref name="dsto">Bemm, U.; Östmark, H. (1998) "1,1-Diamino-2,2-dinitroethylene: a Novel Energetic Material with Infinite Layers in Two Dimensions". ''Acta Cryst'' '''C54''': 1997-1999. {{doi|10.1107/S0108270198007987}}.</ref> Ime '''FOX-7''' izvedeno je iz akronima Švedske agencije za odbrambena istraživanja (FOI), pri čemu je ''I'' zamenjeno sa ''X'' da bi označilo eksploziv, kao u [[Heksogen|RDX]] i [[Oktogen|HMX]]. <ref name=":0">{{Citation|last1=Viswanath|first1=Dabir S.|title=FOX-7 (1,1-Diamino-2,2-Dinitroethylene)|date=2018|url=https://doi.org/10.1007/978-94-024-1201-7_3|work=Emerging Energetic Materials: Synthesis, Physicochemical, and Detonation Properties|pages=101–139 |place= Dordrecht|publisher=Springer Netherlands|doi=10.1007/978-94-024-1201-7_3|isbn=978-94-024-1199-7|access-date=2021-01-25|last2=Ghosh |first2=Tushar K.|last3=Boddu|first3=Veera M.}}</ref>

'''FOX-7''' je sličan neosetljivom hemijskom jedinjenju [[TATB]], koje je jedinjenje [[benzen]]skog prstena sa tri [[Amin (hemija)|amino]] i tri [[Nitro jedinjenje|nitro grupe]]. <ref>{{cite journal|doi=10.1016/j.tet.2005.05.010|title=The reactivity of 1,1-diamino-2,2-dinitroethene (FOX-7)|year=2005|last1=Hervé|first1=Grégoire|last2=Jacob|first2=Guy|last3=Latypov|first3=Nikolaj|journal=Tetrahedron|volume=61|issue=28|pages=6743}}</ref> '''FOX-7''' ima okosnicu od dva ugljenika, a ne [[benzen]]ski prsten, ali [[Amin (hemija)|amino]] i [[Nitro jedinjenje|nitro grupe]] imaju slične efekte u oba slučaja prema objavljenim izveštajima o osetljivosti i procesima hemijskog raspada '''FOX-7'''. <ref name="Anniyappan" /> '''FOX-7''' je stehiometrijski identičan (ali strukturno nepovezan) <ref name="Lochert" /> sa eksplozivima i pogonskim gorivom [[Heksogen|RDX]] i [[Oktogen|HMX]], i stoga proizvodi istu količinu gasa po gramu, što je ključna determinanta performansi. <ref name="Anniyappan">{{cite journal|doi=10.1016/j.jhazmat.2006.03.034|title=Synthesis, characterization and thermolysis of 1,1-diamino-2,2-dinitroethylene (FOX-7) and its salts|year=2006|last1=Anniyappan|first1=M.|last2=Talawar|first2=M.B.|last3=Gore|first3=G.M.|last4= Venugopalan|first4=S.|last5=Gandhe|first5=B.R.|journal=Journal of Hazardous Materials|volume=137|issue=2|pages=812–9|pmid=16701943}}</ref>

Prema različitim merama, kao što su udar spuštene težine, sila trenja, temperatura paljenja i odgovor na zagrevanje u zatvorenom prostoru, manje je osetljiv od referentnog eksplozivnog [[Heksogen|RDX-a]], dok ima performanse nešto veće od istog. <ref name="Lochert">{{cite techreport |first=Lochert |last=Ian J. |title=FOX-7 - A New Insensitive Explosive |number=DSTO-TR-1238 |publisher=Defense Science & Technology Organization |publication-place=Fisherman's Bend, Victoria, Australia |date=November 2001|year=2001 |url=https://apps.dtic.mil/dtic/tr/fulltext/u2/a399359.pdf |access-date=2021-01-25 |archive-date=2021-01-25 |archive-url=https://web.archive.org/web/20210125141310/https://apps.dtic.mil/dtic/tr/fulltext/u2/a399359.pdf |url-status=live }}</ref> Njegova eksplozivna svojstva izgledaju izuzetno povoljna; pored njegovih neosetljivih svojstava, brzina detonacije smeše 80% '''FOX-7''' plus veziva je visoka kao [[Kompozicija B]], a skoro čisti eksplozivi na bazi '''FOX-7''' plastičnih veza su malo bolji od [[Heksogen|RDX-a]]. <ref>{{Cite journal|last1=Latypov|first1=Nikolai V.|last2=Bergman|first2=Jan|last3=Langlet|first3=Abraham|last4=Wellmar|first4=Ulf|last5=Bemm |first5=Ulf|year=1998|title=Synthesis and reactions of 1,1-diamino-2,2-dinitroethylene|journal=Tetrahedron|volume=54|issue=38 |pages=11525–11536|doi=10.1016/s0040-4020(98)00673-5}}</ref> Izračunato je da '''FOX-7''' ima brzinu detonacije od 8.870 m/s. <ref>[http://www.intdetsymp.org/detsymp2002/PaperSubmit/FinalManuscript/pdf/Karlsson-165.pdf Detonation and Sensitivity Properties of FOX-7 and Formulations Containing FOX-7] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20050522150513/http://www.intdetsymp.org/detsymp2002/PaperSubmit/FinalManuscript/pdf/Karlsson-165.pdf |date=2005-05-22 }}, Karlsson et al., 2002, accessed Aug 25, 2005</ref> Naboji sastavljeni od EVA obložene granule '''FOX-7''' presovane u pelete od 92% teorijske maksimalne gustine su imale brzinu detonacije od 7730 m/s, u poređenju sa 7630 m/s za sličan sastav RDX / EVA, i 5% veći detonacioni pritisak. <ref name="Lochert" />

FOKS-7 proizvodi EURENCO [[Bofors]] AB iz [[Шведска|Švedske]] od 2018. godine, <ref name=":1">{{cite techreport|last1=Sleadd|first1=Bradley A.|last2=Boruta|first2=David T.|last3=Clubb|first3=Joseph W.|title=Development of a CONUS manufacturing capability for FOX-7|institution=National Defense Industrial Association|date=24 April 2018|year=2018|url=https://ndiastorage.blob.core.usgovcloudapi.net/ndia/2018/imem/20157_Sleadd_Presentation.pdf|access-date=25 January 2021|archive-date=25 January 2021|archive-url=https://web.archive.org/web/20210125141312/https://ndiastorage.blob.core.usgovcloudapi.net/ndia/2018/imem/20157_Sleadd_Presentation.pdf|url-status=live}}</ref> nakon što se proizvodio u serijama do {{convert|7|kg|lb}} 2001. <ref name=":2">{{cite conference|last1=Ostmark|first1=Henric|last2=Bergman|first2=Helena|last3=Bemm|first3=Ulf|last4=Goede|first4=Patrick|date=6 July 2001|title=Energetic Materials: Ignition, Combustion and Detonation|url=https://apps.dtic.mil/sti/citations/ADA396885|conference=32nd International Conference of ICT|publisher=Fraunhofer-Institut für Chemische Technologie|pages=26-1 - 26-21|archive-url= https://web.archive.org/web/20210125141313/https://apps.dtic.mil/sti/citations/ADA396885|archive-date=2021-01-25|place=Karlsruhe, Germany|book-title=2, 2-dinitro-ethene-1, 1-diamine(FOX-7)- Properties, analysis and scale-up|access-date=2021-01-25|url-status=live}}</ref> U laboratorijskoj sintezi, troškovi materijala su izračunati na oko 3000 AU$/kg (cene u 2002. AUD) koristeći cene od istraživačkih dobavljača hemikalija. U to vreme, '''FOX-7''' se mogao kupiti od NEKSPLO [[Bofors]] AB po ceni od 3200 SEK/kg. <ref name="Lochert" /> Zbog male proizvodnje, cena FOX-7 je relativno visoka. Međutim, proizvodnja se zasniva na komercijalnom početnom materijalu i sinteza nije komplikovana. <ref>US Patent 6312538 - Chemical compound suitable for use as an explosive, intermediate and method for preparing the compound</ref> 

'''FOX-7''' je atraktivan predmet za istraživanje i razvoj zbog svoje kombinacije neosetljivosti i moći. '''FOX-7''' deluje slično kao RDX, jedan od najmoćnijih eksploziva i potisnih gasova koji se koriste, za razliku od drugih neosetljivih visokih eksploziva koji su pod istragom, kao što su [[TATB]], [[nitrotriazolon]], TEX i 2,6-diamino-3,5-dinitropirazin-1-oksid (LLM-105). Zbog potrebe za manje osetljivom municijom, FOKS-7 se istražuje u mnogim vojnim istraživačkim centrima, <ref name="Anniyappan" /> uključujući [[Аустралија|Australiju]], [[Indija|Indiju]], [[SAD]] i [[Шведска|Švedsku]]. <ref name=":0" /><ref name="Lochert" /><ref name=":1" /><ref name=":2" />

== Osobine ==
== Osobine ==


Ред 195: Ред 206:
| [[Polarna površina molekula|Polarna površina]]<ref>{{cite pmid|11020286|noedit}}</ref> (-{''PSA''}-, [[Ангстрем (јединица)|''Å''<sup>2</sup>]]) || 143,7
| [[Polarna površina molekula|Polarna površina]]<ref>{{cite pmid|11020286|noedit}}</ref> (-{''PSA''}-, [[Ангстрем (јединица)|''Å''<sup>2</sup>]]) || 143,7
|}
|}

== Istorija ==

Sinteza derivata 1,1-diamino-2,2-dinitroetilena opisana je 1992. godine. Od 1,1-dijodo-2,2-dinitroetilena se rotacijom sa alkilaminima mogu dobiti odgovarajuće veze 1,1-dialkilamino-2,2-dinitroetilen. Reakcija sa amonijakom kao proizvodom reakcije dala je amonijumsku so cijanodinitrometana i stoga ne bazno jedinjenje 1,1-diamino-2,2-dinitroetilen. <ref>K. Baum, S.S. Bigelow, Nguyen Nghi Van, T.G. Archibald, R. Gilardi, J.L. Flippen-Anderson, C. George: ''Synthesis and reactions of 1,1-diiododinitroethylene'' in [[J. Org. Chem.]] 57 (1992) 235–241, {{DOI|10.1021/jo00027a042}}.</ref> Sintezu 1,1-diamino-2,2-dinitroetilena (FOX-7) prvi put je izvestio 1998. FOA Defence Research Institute. <ref name="Latypov">N.V. Latypov, J. Bemm, A. Langlet, U. Wellmar, U. Bemm: ''Synthesis and reactions of 1,1-diamino-2,2-dinitroethylene'' in [[Tetrahedron]] 54 (1998) 11525–11536, {{DOI|10.1016/S0040-4020(98)00673-5}}.</ref> Sa <10% prinosa, ovaj put, uprkos jeftinom materijalu od 2-metil-imidazola, nije komercijalno održiv.

[[Datoteka:FOX-7 synthesis 02.PNG|550px|Síntesis de laboratorio del FOX-7]]

== Sinteza ==

Priprema diaminodinitroetilena se vrši samo u malim serijama, što rezultira relativno visokom cenom. Optimizovana sinteza sa prinosom >90% ide od '''2,6-dihidroksi-4-metilpirimidina''' iz kojeg nitracijom u nitracionoj kiselini postaje tetranitro intermedijer. Intermedijarni proizvod se zatim hidrolitički cepa za ciljno jedinjenje, dinitrometan i ugljen-dioksid. <ref>N.V. Latypov, M. Johansson, E. Holmgren, E.V. Sizova, V.V. Sizov, A.J. Bellamy: ''On the Synthesis of 1,1-Diamino-2,2-dinitroethene (FOX-7) by Nitration of 4,6-Dihydroxy-2-methylpyrimidine'' in [[Org. Process Res. Dev.]] 11 (2007) 56–59, {{DOI|10.1021/op068010t}}.</ref> Početno jedinjenje '''2,6-dihidroksi-4-metilpirimidin''' je iz ciklizacije acetamidin hidrohlorida sa dietil malonatom u prisustvu natrijuma i etanola. <ref name="Anniyappan" />

[[Datoteka:FOX-7 synthesis.PNG|550px|Síntesis del FOX-7]]

Verifikacija konverzije je tečna hromatografija odvajanja mogućih specijalnih grafitnih kolona. <ref>B. Buszewski, M. Michel, S. Cudzilo, Z. Chylek: '' High performance liquid chromatography of 1,1-diamino-2,2-dinitroethene and some intermediate products of its synthesis'' in J. Hazard. Mat. 164 (2009) 1051–1058, {{DOI|10.1016/j.jhazmat.2008.09.018}}.</ref>

'''FOX-7''' se proizvodi u Eureco [[Bofors]] AB u [[Шведска|Švedskoj]]. Zbog male proizvodnje, cena '''FOX-7''' je relativno visoka. Međutim, proizvodnja se zasniva na komercijalnom početnom materijalu i sinteza nije komplikovana. Stoga se očekuje da će cena opasti kako se obim proizvodnje povećava.

== Svojstva ==

=== Fizička svojstva ===

'''1,1-Diamino-2,2-dinitroetilen''' formira žute kristale. <ref>H. Cai, Y. Shu, H. Huang, B. Cheng, J. Li: ''Study on Reactions of 2-(Dinitromethylene)-4,5-imidazolidinedione'' in [[J. Org. Chem.]] 69 (2004) 4369–4374, {{DOI|10.1021/jo030395f}}.</ref> Jedinjenje pokazuje polimorfno ponašanje. Na sobnoj temperaturi postoji ''α'' oblik, koji se pri zagrevanju iznad 114 [[Степен целзијуса|°C]] pretvara u ''β'' oblik. Ova fazna tranzicija je reverzibilna. Konverzija u ''γ'' oblik je primećena na 173 [[Степен целзијуса|°C]]. γ-forma je metastabilna i pri hlađenju se polako i nepotpuno transformiše u ''α''. <ref name="Kampa">P.B. Kampa, M. Herrmann: ''Temperature resolved X-ray diffraction for the investigation of the phase transitions of FOX-7'' in Part. Part. Syst. Char. 22 (2005) 418–422, {{DOI|10.1002/ppsc.200501006}}.</ref> Nema tačku topljenja jer od 180 [[Степен целзијуса|°C]] dolazi do egzotermne reakcije raspadanja. Monokristal iz NMP/kristalizovane vode α-forme je otkrio monoklinsku kristalnu strukturu. <ref name="Bemm">U. Bemm, H. Östmark: ''1,1-Diamino-2,2-dinitroethylene. A novel energetic material with infinite layers in two dimensions'' in [[Acta Cryst.]] C 54 (1998) 1997–1999, {{DOI|10.1107/S0108270198007987}}.</ref> Prisustvo donora elektrona i grupa za povlačenje elektrona u molekulu rezultira promenama dužine veze. Dužina veze ugljenik-ugljenik je 145,6 pm, tipične dužine jednostruke veze su 154 pm i dvostruke veze 134 pm, <ref name="Evers">J. Evers, T. M. Klapötke, P. Mayer, G. Oehlinger, J. Welch: ''α- and β-FOX-7, Polymorphs of a High Energy Density Material, Studied by X-ray Single Crystal and Powder Investigations in the Temperature Range from 200 to 423 K'' in [[Inorg. Chem.]] 45 (2006) 4996–5007, {{DOI|10.1021/ic052150m}}.</ref> stoga jedinjenje ima čistu strukturu dvostruke veze. Mogu postojati dve rezonantne strukture, u kojima je gore prisutna polarna, imina struktura. <ref name="Herve2007">G. Herve; G. Jacob: ''Novel illustrations of the specific reactivity of 1,1-diamono-2,2-dinitroethene (DADNE) leading to new unexpected compounds'' in [[Tetrahedron]] 63 (2007) 953-959, {{DOI|10.1016/j.tet.2006.11.031}}.</ref> Ovo takođe potvrđuje uočene hemijske osobine, kao što su elektrofilni dodaci.

[[Datoteka:FOX-7 structures.PNG|350px|centre|Estructura resonante del FOX-7]]

U molekulu postoje dve jake intramolekularne vodonične veze između NH i on ne funkcioniše. Ovo rezultira planarnim Grundstrukturdes molekulom. Formira se u kristalnoj rešetki vodonične veze intermolekulerer rebrastog sloja strukture. <ref name="Evers"/> Kristalna struktura β-forme je ortorombna, <ref name="Evers"/> γ-forma prikazuje monoklinsku kristalnu rešetku sa prostornom grupom P2 1/n <ref>M.-J. Crawford, J. Evers, M. Göbel, T.M. Klapötke, M. Mayer, G. Oehlinger, J.M. Welch: ''γ–FOX-7: Structure of a high energy density material immediately prior to decomposition'' in Propellants, Explosives, Pyrotechnics 32 (2007) 478–495, {{DOI|10.1002/prep.200700240}}.</ref>

Jedinjenje je praktično nerastvorljivo u vodi. U drugim rastvaračima kao što su [[aceton]], etil acetat ili acetonitril, rastvorljivost je niska ispod 0,5 g/100 ml. <ref name="Bellamy">A.J. Bellamy: ''FOX-7 (1,1-Diamino-2,2-dinitroethene)'' in Struc. Bond. 125 (2007) 1-33. {{DOI|10.1007/430_2006_054}} (Structure & Bonding, Vol. 125: ''High energy density materials'', Ed. T.M. Klapötke. Springer 2007, {{DOI|10.1007/978-3-540-72202-1}} ISBN 978-3-540-72201-4)<!-- ([http://books.google.ch/books?id=Goa06nGm5AEC&pg=PA14 Digitalisat])--></ref> Ima bolju rastvorljivost u N,N-dimetilformamidu od 21 g/100 mL, u N-metil-2-pirolidonu od 32 g/100 mL i u dimetil sulfoksidu od 45 g na 100 mL. <ref name="Bellamy" />

Molarna entalpija formiranja je Δ f H 0 = -130 kJ / mol. <ref name="Bellamy" /> NMR spektri jedinjenja su jednostavno DAR. 1H NMR spektar pokazuje samo na 8,77 ppm, široki pik koji je rezultat NH protona. <ref name="Latypov"/> 13C NMR spektar pokazuje dva pika na 128,5 ppm za atom ugljenika supstituisanog nitro grupom na 158,8 ppm i za atom ugljenika koji ima amino grupe. <ref name="Latypov"/>

=== Termička stabilnost i eksplozivna svojstva ===


== Reference ==
== Reference ==
Ред 200: Ред 243:


== Literatura ==
== Literatura ==

{{refbegin}}
{{refbegin}}
* {{Clayden1st}}
* {{Clayden1st}}
Ред 205: Ред 249:
* {{Katritzky2nd}}
* {{Katritzky2nd}}
{{refend}}
{{refend}}

== Dodatna literatura ==

*{{cite journal|doi=10.1021/jp010289m|title=Classical and Quantum-Mechanical Studies of Crystalline FOX-7 (1,1-Diamino-2,2-dinitroethylene)|year=2001|last1=Sorescu|first1=Dan C.|last2=Boatz|first2=Jerry A.|last3=Thompson|first3=Donald L.|journal=The Journal of Physical Chemistry A|volume=105|issue=20|pages=5010|bibcode=2001JPCA..105.5010S}}
*{{cite journal|doi=10.1021/ic052150m|title=Α- and β-FOX-7, Polymorphs of a High Energy Density Material, Studied by X-ray Single Crystal and Powder Investigations in the Temperature Range from 200 to 423 K|year=2006|last1=Evers|first1=Jürgen|last2=Klapötke|first2=Thomas M.|last3=Mayer|first3=Peter|last4=Oehlinger|first4=Gilbert|last5=Welch|first5=Jan|journal=Inorganic Chemistry|volume=45|issue=13|pages=4996–5007|pmid=16780321}}

== Spoljašnje veze ==
== Spoljašnje veze ==

{{Portal-lat|Hemija}}
{{Portal-lat|Hemija}}
{{Commonscat-lat|FOX-7}}
{{Commonscat-lat|FOX-7}}

Верзија на датум 6. јул 2023. у 01:50

2,2-Dinitroeten-1,1-diamin
Identifikacija
3D model (Jmol)
ECHA InfoCard 100.130.630
  • NC(=C([N+](=O)[O-])[N+](=O)[O-])N
Svojstva
C2H4N4O4
Molarna masa 148,078
Ukoliko nije drugačije napomenuto, podaci se odnose na standardno stanje materijala (na 25 °C [77 °F], 100 kPa).
Reference infokutije

1,1-diamino-2,2-dinitroetilen (DADNE) ili FOX-7 [1] je neosetljivo visoko eksplozivno jedinjenje, ali je i organsko jedinjenje, koje sadrži 2 atoma ugljenika i ima molekulsku masu od 148,078 Da. Prvi put ga je sintetizovao Švedski institut za istraživanje nacionalne odbrane (FOS) 1998. godine. [2] Ime FOX-7 izvedeno je iz akronima Švedske agencije za odbrambena istraživanja (FOI), pri čemu je I zamenjeno sa X da bi označilo eksploziv, kao u RDX i HMX. [3]

FOX-7 je sličan neosetljivom hemijskom jedinjenju TATB, koje je jedinjenje benzenskog prstena sa tri amino i tri nitro grupe. [4] FOX-7 ima okosnicu od dva ugljenika, a ne benzenski prsten, ali amino i nitro grupe imaju slične efekte u oba slučaja prema objavljenim izveštajima o osetljivosti i procesima hemijskog raspada FOX-7. [5] FOX-7 je stehiometrijski identičan (ali strukturno nepovezan) [6] sa eksplozivima i pogonskim gorivom RDX i HMX, i stoga proizvodi istu količinu gasa po gramu, što je ključna determinanta performansi. [5]

Prema različitim merama, kao što su udar spuštene težine, sila trenja, temperatura paljenja i odgovor na zagrevanje u zatvorenom prostoru, manje je osetljiv od referentnog eksplozivnog RDX-a, dok ima performanse nešto veće od istog. [6] Njegova eksplozivna svojstva izgledaju izuzetno povoljna; pored njegovih neosetljivih svojstava, brzina detonacije smeše 80% FOX-7 plus veziva je visoka kao Kompozicija B, a skoro čisti eksplozivi na bazi FOX-7 plastičnih veza su malo bolji od RDX-a. [7] Izračunato je da FOX-7 ima brzinu detonacije od 8.870 m/s. [8] Naboji sastavljeni od EVA obložene granule FOX-7 presovane u pelete od 92% teorijske maksimalne gustine su imale brzinu detonacije od 7730 m/s, u poređenju sa 7630 m/s za sličan sastav RDX / EVA, i 5% veći detonacioni pritisak. [6]

FOKS-7 proizvodi EURENCO Bofors AB iz Švedske od 2018. godine, [9] nakon što se proizvodio u serijama do 7 kg (15 lb) 2001. [10] U laboratorijskoj sintezi, troškovi materijala su izračunati na oko 3000 AU$/kg (cene u 2002. AUD) koristeći cene od istraživačkih dobavljača hemikalija. U to vreme, FOX-7 se mogao kupiti od NEKSPLO Bofors AB po ceni od 3200 SEK/kg. [6] Zbog male proizvodnje, cena FOX-7 je relativno visoka. Međutim, proizvodnja se zasniva na komercijalnom početnom materijalu i sinteza nije komplikovana. [11] 

FOX-7 je atraktivan predmet za istraživanje i razvoj zbog svoje kombinacije neosetljivosti i moći. FOX-7 deluje slično kao RDX, jedan od najmoćnijih eksploziva i potisnih gasova koji se koriste, za razliku od drugih neosetljivih visokih eksploziva koji su pod istragom, kao što su TATB, nitrotriazolon, TEX i 2,6-diamino-3,5-dinitropirazin-1-oksid (LLM-105). Zbog potrebe za manje osetljivom municijom, FOKS-7 se istražuje u mnogim vojnim istraživačkim centrima, [5] uključujući Australiju, Indiju, SAD i Švedsku. [3][6][9][10]

Osobine

Osobina Vrednost
Broj akceptora vodonika 6
Broj donora vodonika 2
Broj rotacionih veza 2
Particioni koeficijent[12] (ALogP) -0,6
Rastvorljivost[13] (logS, log(mol/L)) -3,1
Polarna površina[14] (PSA, Å2) 143,7

Istorija

Sinteza derivata 1,1-diamino-2,2-dinitroetilena opisana je 1992. godine. Od 1,1-dijodo-2,2-dinitroetilena se rotacijom sa alkilaminima mogu dobiti odgovarajuće veze 1,1-dialkilamino-2,2-dinitroetilen. Reakcija sa amonijakom kao proizvodom reakcije dala je amonijumsku so cijanodinitrometana i stoga ne bazno jedinjenje 1,1-diamino-2,2-dinitroetilen. [15] Sintezu 1,1-diamino-2,2-dinitroetilena (FOX-7) prvi put je izvestio 1998. FOA Defence Research Institute. [16] Sa <10% prinosa, ovaj put, uprkos jeftinom materijalu od 2-metil-imidazola, nije komercijalno održiv.

Síntesis de laboratorio del FOX-7

Sinteza

Priprema diaminodinitroetilena se vrši samo u malim serijama, što rezultira relativno visokom cenom. Optimizovana sinteza sa prinosom >90% ide od 2,6-dihidroksi-4-metilpirimidina iz kojeg nitracijom u nitracionoj kiselini postaje tetranitro intermedijer. Intermedijarni proizvod se zatim hidrolitički cepa za ciljno jedinjenje, dinitrometan i ugljen-dioksid. [17] Početno jedinjenje 2,6-dihidroksi-4-metilpirimidin je iz ciklizacije acetamidin hidrohlorida sa dietil malonatom u prisustvu natrijuma i etanola. [5]

Síntesis del FOX-7

Verifikacija konverzije je tečna hromatografija odvajanja mogućih specijalnih grafitnih kolona. [18]

FOX-7 se proizvodi u Eureco Bofors AB u Švedskoj. Zbog male proizvodnje, cena FOX-7 je relativno visoka. Međutim, proizvodnja se zasniva na komercijalnom početnom materijalu i sinteza nije komplikovana. Stoga se očekuje da će cena opasti kako se obim proizvodnje povećava.

Svojstva

Fizička svojstva

1,1-Diamino-2,2-dinitroetilen formira žute kristale. [19] Jedinjenje pokazuje polimorfno ponašanje. Na sobnoj temperaturi postoji α oblik, koji se pri zagrevanju iznad 114 °C pretvara u β oblik. Ova fazna tranzicija je reverzibilna. Konverzija u γ oblik je primećena na 173 °C. γ-forma je metastabilna i pri hlađenju se polako i nepotpuno transformiše u α. [20] Nema tačku topljenja jer od 180 °C dolazi do egzotermne reakcije raspadanja. Monokristal iz NMP/kristalizovane vode α-forme je otkrio monoklinsku kristalnu strukturu. [21] Prisustvo donora elektrona i grupa za povlačenje elektrona u molekulu rezultira promenama dužine veze. Dužina veze ugljenik-ugljenik je 145,6 pm, tipične dužine jednostruke veze su 154 pm i dvostruke veze 134 pm, [22] stoga jedinjenje ima čistu strukturu dvostruke veze. Mogu postojati dve rezonantne strukture, u kojima je gore prisutna polarna, imina struktura. [23] Ovo takođe potvrđuje uočene hemijske osobine, kao što su elektrofilni dodaci.

Estructura resonante del FOX-7
Estructura resonante del FOX-7

U molekulu postoje dve jake intramolekularne vodonične veze između NH i on ne funkcioniše. Ovo rezultira planarnim Grundstrukturdes molekulom. Formira se u kristalnoj rešetki vodonične veze intermolekulerer rebrastog sloja strukture. [22] Kristalna struktura β-forme je ortorombna, [22] γ-forma prikazuje monoklinsku kristalnu rešetku sa prostornom grupom P2 1/n [24]

Jedinjenje je praktično nerastvorljivo u vodi. U drugim rastvaračima kao što su aceton, etil acetat ili acetonitril, rastvorljivost je niska ispod 0,5 g/100 ml. [25] Ima bolju rastvorljivost u N,N-dimetilformamidu od 21 g/100 mL, u N-metil-2-pirolidonu od 32 g/100 mL i u dimetil sulfoksidu od 45 g na 100 mL. [25]

Molarna entalpija formiranja je Δ f H 0 = -130 kJ / mol. [25] NMR spektri jedinjenja su jednostavno DAR. 1H NMR spektar pokazuje samo na 8,77 ppm, široki pik koji je rezultat NH protona. [16] 13C NMR spektar pokazuje dva pika na 128,5 ppm za atom ugljenika supstituisanog nitro grupom na 158,8 ppm i za atom ugljenika koji ima amino grupe. [16]

Termička stabilnost i eksplozivna svojstva

Reference

  1. ^ US Patent 6340780 - Method of preparing salts of dinitromethane
  2. ^ Bemm, U.; Östmark, H. (1998) "1,1-Diamino-2,2-dinitroethylene: a Novel Energetic Material with Infinite Layers in Two Dimensions". Acta Cryst C54: 1997-1999. doi:10.1107/S0108270198007987.
  3. ^ а б Viswanath, Dabir S.; Ghosh, Tushar K.; Boddu, Veera M. (2018), „FOX-7 (1,1-Diamino-2,2-Dinitroethylene)”, Emerging Energetic Materials: Synthesis, Physicochemical, and Detonation Properties, Dordrecht: Springer Netherlands, стр. 101—139, ISBN 978-94-024-1199-7, doi:10.1007/978-94-024-1201-7_3, Приступљено 2021-01-25 
  4. ^ Hervé, Grégoire; Jacob, Guy; Latypov, Nikolaj (2005). „The reactivity of 1,1-diamino-2,2-dinitroethene (FOX-7)”. Tetrahedron. 61 (28): 6743. doi:10.1016/j.tet.2005.05.010. 
  5. ^ а б в г Anniyappan, M.; Talawar, M.B.; Gore, G.M.; Venugopalan, S.; Gandhe, B.R. (2006). „Synthesis, characterization and thermolysis of 1,1-diamino-2,2-dinitroethylene (FOX-7) and its salts”. Journal of Hazardous Materials. 137 (2): 812—9. PMID 16701943. doi:10.1016/j.jhazmat.2006.03.034. 
  6. ^ а б в г д Ian J., Lochert (новембар 2001). FOX-7 - A New Insensitive Explosive (PDF) (Технички извештај). Fisherman's Bend, Victoria, Australia: Defense Science & Technology Organization. DSTO-TR-1238. Архивирано (PDF) из оригинала 2021-01-25. г. Приступљено 2021-01-25. 
  7. ^ Latypov, Nikolai V.; Bergman, Jan; Langlet, Abraham; Wellmar, Ulf; Bemm, Ulf (1998). „Synthesis and reactions of 1,1-diamino-2,2-dinitroethylene”. Tetrahedron. 54 (38): 11525—11536. doi:10.1016/s0040-4020(98)00673-5. 
  8. ^ Detonation and Sensitivity Properties of FOX-7 and Formulations Containing FOX-7 Архивирано 2005-05-22 на сајту Wayback Machine, Karlsson et al., 2002, accessed Aug 25, 2005
  9. ^ а б Sleadd, Bradley A.; Boruta, David T.; Clubb, Joseph W. (24. 4. 2018). Development of a CONUS manufacturing capability for FOX-7 (PDF) (Технички извештај). National Defense Industrial Association. Архивирано (PDF) из оригинала 25. 1. 2021. г. Приступљено 25. 1. 2021. 
  10. ^ а б Ostmark, Henric; Bergman, Helena; Bemm, Ulf; Goede, Patrick (6. 7. 2001). „Energetic Materials: Ignition, Combustion and Detonation”. 2, 2-dinitro-ethene-1, 1-diamine(FOX-7)- Properties, analysis and scale-up. 32nd International Conference of ICT. Karlsruhe, Germany: Fraunhofer-Institut für Chemische Technologie. стр. 26—1 — 26—21. Архивирано из оригинала 2021-01-25. г. Приступљено 2021-01-25. 
  11. ^ US Patent 6312538 - Chemical compound suitable for use as an explosive, intermediate and method for preparing the compound
  12. ^ Ghose, A.K.; Viswanadhan V.N. & Wendoloski, J.J. (1998). „Prediction of Hydrophobic (Lipophilic) Properties of Small Organic Molecules Using Fragment Methods: An Analysis of AlogP and CLogP Methods”. J. Phys. Chem. A. 102: 3762—3772. doi:10.1021/jp980230o. 
  13. ^ 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. 
  14. ^ 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. 
  15. ^ K. Baum, S.S. Bigelow, Nguyen Nghi Van, T.G. Archibald, R. Gilardi, J.L. Flippen-Anderson, C. George: Synthesis and reactions of 1,1-diiododinitroethylene in J. Org. Chem. 57 (1992) 235–241, doi:10.1021/jo00027a042.
  16. ^ а б в N.V. Latypov, J. Bemm, A. Langlet, U. Wellmar, U. Bemm: Synthesis and reactions of 1,1-diamino-2,2-dinitroethylene in Tetrahedron 54 (1998) 11525–11536, doi:10.1016/S0040-4020(98)00673-5.
  17. ^ N.V. Latypov, M. Johansson, E. Holmgren, E.V. Sizova, V.V. Sizov, A.J. Bellamy: On the Synthesis of 1,1-Diamino-2,2-dinitroethene (FOX-7) by Nitration of 4,6-Dihydroxy-2-methylpyrimidine in Org. Process Res. Dev. 11 (2007) 56–59, doi:10.1021/op068010t.
  18. ^ B. Buszewski, M. Michel, S. Cudzilo, Z. Chylek: High performance liquid chromatography of 1,1-diamino-2,2-dinitroethene and some intermediate products of its synthesis in J. Hazard. Mat. 164 (2009) 1051–1058, doi:10.1016/j.jhazmat.2008.09.018.
  19. ^ H. Cai, Y. Shu, H. Huang, B. Cheng, J. Li: Study on Reactions of 2-(Dinitromethylene)-4,5-imidazolidinedione in J. Org. Chem. 69 (2004) 4369–4374, doi:10.1021/jo030395f.
  20. ^ P.B. Kampa, M. Herrmann: Temperature resolved X-ray diffraction for the investigation of the phase transitions of FOX-7 in Part. Part. Syst. Char. 22 (2005) 418–422, doi:10.1002/ppsc.200501006.
  21. ^ U. Bemm, H. Östmark: 1,1-Diamino-2,2-dinitroethylene. A novel energetic material with infinite layers in two dimensions in Acta Cryst. C 54 (1998) 1997–1999, doi:10.1107/S0108270198007987.
  22. ^ а б в J. Evers, T. M. Klapötke, P. Mayer, G. Oehlinger, J. Welch: α- and β-FOX-7, Polymorphs of a High Energy Density Material, Studied by X-ray Single Crystal and Powder Investigations in the Temperature Range from 200 to 423 K in Inorg. Chem. 45 (2006) 4996–5007, doi:10.1021/ic052150m.
  23. ^ G. Herve; G. Jacob: Novel illustrations of the specific reactivity of 1,1-diamono-2,2-dinitroethene (DADNE) leading to new unexpected compounds in Tetrahedron 63 (2007) 953-959, doi:10.1016/j.tet.2006.11.031.
  24. ^ M.-J. Crawford, J. Evers, M. Göbel, T.M. Klapötke, M. Mayer, G. Oehlinger, J.M. Welch: γ–FOX-7: Structure of a high energy density material immediately prior to decomposition in Propellants, Explosives, Pyrotechnics 32 (2007) 478–495, doi:10.1002/prep.200700240.
  25. ^ а б в A.J. Bellamy: FOX-7 (1,1-Diamino-2,2-dinitroethene) in Struc. Bond. 125 (2007) 1-33. doi:10.1007/430_2006_054 (Structure & Bonding, Vol. 125: High energy density materials, Ed. T.M. Klapötke. Springer 2007, doi:10.1007/978-3-540-72202-1 ISBN 978-3-540-72201-4)

Literatura

Dodatna literatura

  • Sorescu, Dan C.; Boatz, Jerry A.; Thompson, Donald L. (2001). „Classical and Quantum-Mechanical Studies of Crystalline FOX-7 (1,1-Diamino-2,2-dinitroethylene)”. The Journal of Physical Chemistry A. 105 (20): 5010. Bibcode:2001JPCA..105.5010S. doi:10.1021/jp010289m. 
  • Evers, Jürgen; Klapötke, Thomas M.; Mayer, Peter; Oehlinger, Gilbert; Welch, Jan (2006). „Α- and β-FOX-7, Polymorphs of a High Energy Density Material, Studied by X-ray Single Crystal and Powder Investigations in the Temperature Range from 200 to 423 K”. Inorganic Chemistry. 45 (13): 4996—5007. PMID 16780321. doi:10.1021/ic052150m. 

Spoljašnje veze

2,2-Dinitroeten-1,1-diamin на Викимедијиној остави.
Преузето из „https://sr.wikipedia.org/w/index.php?title=2,2-Dinitroeten-1,1-diamin&oldid=25965632”