Хексанитроетан

Хексанитроетан
Називи
	Преферисани IUPAC назив Хексанитроетан
Идентификација
CAS број	918-37-6 ;
3Д модел (Jmol)	интерактивна слика;
ChemSpider	55174 ;
ECHA InfoCard	100.011.857
EC број	213-042-1
PubChem C ID	61232;
	SMILES C(C([N+](=O)[O-])([N+](=O)[O-])[N+](=O)[O-])([N+](=O)[O-])([N+](=O)[O-])[N+](=O)[O-]; ; ; ; ; ;
Својства
Хемијска формула	C2N6O12
Моларна маса	300,0544
Тачка топљења	135 °C (275 °F; 408 K)
Сродна једињења
Сродна једињења	Нитроетан; Тетранитрометан; Тринитрометан; Хексанитробензен; Оцтанитроцубане
	Уколико није другачије напоменуто, подаци се односе на стандардно стање материјала (на 25 °C [77 °F], 100 kPa).
	верификуј (шта је ?)
	Референце инфокутије

Хексанитроетан (ХНЕ) је органско једињење са хемијском формулом C₂Н₆О₁₂ или (О₂Н)₃C-C(НО₂)₃, које садржи 2 атома угљеника и има молекулску масу од 300,054 Da. То је чврста материја са тачком топљења од 135 °Ц (275 °Ф; 408 К).

Хексанитроетан се користи у неким пиротехничким композицијама као оксидант богат азотом, нпр. у неким саставима мамаца за бакље и неким погонским горивима. Као и хексанитробензен, ХНЕ се истражује као извор гаса за експлозивно пумпане гасно-динамичке ласере.

Композиција ХНЕ као оксиданта са бором као горивом се истражује као нови експлозив. ^[3]

Припрема

Прву синтезу описао је Wилхелм Wилл 1914. године, користећи реакцију између калијумове соли тетранитроетана са азотном киселином. ^[4]

C₂(НО₂)₄К₂ + 4 ХНО₃ → C₂(НО₂)₆ + 2 КНО₃ + 2 Х₂О

Практичан метод за индустријску употребу почиње са фурфуралом, ^[5] који прво пролази кроз оксидативно отварање прстена бромом до мукобромске киселине. ^[6] У следећем кораку, мукобромска киселина реагује са калијум-нитритом на температури мало испод собне како би се формирала дипотазијумова со 2,3,3-тринитропропанала. Коначни производ се добија нитровањем са азотном и сумпорном киселином на −60 °Ц (−76 °Ф; 213 К).

Својства

Термална разградња хексанитроетана је забележена на температури од 60 °Ц (140 °Ф; 333 К) и више, како у чврстом стању, тако и у раствору. ^[7] Изнад 140 °Ц (284 °Ф; 413 К), ова разградња може наступити експлозивно. ^[8] Разградња је реакција првог реда и значајно је бржа у раствору него у чврстом стању. За чврсто стање, следећа реакција може се формулисати: ^[7]

C₂(НО₂)₆ → 3 НО₂ + НО + Н₂О + 2 ЦО₂

За разградњу у раствору, прво се формира тетранитроетилен, који може бити ухваћен и детектован као Дилс–Алдеров адукт, на пример са антраценом или циклопентадиеном. ^[9] ^[10]

Хексанитроетан може постојати у два полиморфна кристална облика. ^[11] Испод температуре од 18 °Ц (64 °Ф; 291 К) присутан је кристални облик II. На тачки топљења при 18 °Ц (64 °Ф; 291 К) долази до формирања кристалног облика I, са енталпијом трансформације од 12,4 кЈ·мол⁻¹. ^[11] Кристални облик I се топи на 135 °Ц (275 °Ф; 408 К). ^[12]

Хексанитроетан је супстанца опасна по експлозију у складу са Законом о експлозивима. Важни параметри експлозије су:

Табела са важним експлозивно релевантним својствима:
Баланс кисеоника	42,7 %^[12]
Садржај азота	28,01 %^[12]
Нормални гасни волумен	678 л·кг⁻¹^[12]
Експлозивна топлота	3020 кЈ·кг⁻¹^[12]
Специфична енергија	813 кЈ·кг⁻¹ (68,1 мт/кг)^[12]
Траузл тест	24,5 цм³·г⁻¹^[12]
Брзина детонације	4950 м·с⁻¹^[12]
Тачка упињавања	175 °Ц^[12]
Осетљивост на удар	10 Нм^[12]
Осетљивост на трење	са 253 Н оптерећење иглом до разлагања^[12]

Особине

Особина	Вредност
Број акцептора водоника	12
Број донора водоника	0
Број ротационих веза	7
Партициони коефицијент^[13] (ALogP)	2,7
Растворљивост^[14] (logS, log(mol/L))	-14,6
Поларна површина^[15] (PSA, Å²)	274,9

Приказ и добијање

Прву синтезу описао је већ 1914. године Вилхелм Вил. ^[16] Она се постиже реакцијом калијумове соли тетранитроетана са азотном киселином. ^[17]

\mathrm {C_{2}(NO_{2})_{4}K_{2}+4\ HNO_{3}\longrightarrow C_{2}(NO_{2})_{6}+2\ KNO_{3}+2\ H_{2}O}

Калијумова со тетранитроетана може се добити у секвенци синтезе која почиње од трибромнитрометана. ^[17] У првом кораку долази до димеризације у тетрабромдинитроетан.

\mathrm {2\ C(NO_{2})Br_{3}+KCN\longrightarrow Br_{2}(NO_{2})C-C(NO_{2})Br_{2}+BrCN+KBr}

У другом кораку долази до нуклеофилне супституције са калијум-нитритом да би се добио дибромтетранитроетан.

\mathrm {Br_{2}(NO_{2})C-C(NO_{2})Br_{2}+2\ KNO_{2}\longrightarrow Br(NO_{2})_{2}C-C(NO_{2})_{2}Br+2\ KBr}

Тетранитроетанска со настаје даљом реакцијом са калијум-цијанидом.

\mathrm {Br(NO_{2})_{2}C-C(NO_{2})_{2}Br+2\ KCN\longrightarrow C_{2}(NO_{2})_{4}K_{2}+2\ BrCN}

Практична синтеза за индустријску производњу полази од фурфурала, ,^[18] који се у првом кораку оксидативним отварањем прстена бромује у мукобромску киселину (2,3-диброммалеалдехидну киселину). ^[19] Алтернативно, може се користити и фуран-2-карбоксилна киселина као реактант. ^[20] У следећем кораку, мукобромна киселина реакцијом са калијум-нитритом на температурама нешто испод собне, прелази у дипотазијумову со 2,3,3-тринитропропаналалдехида. ^[18] Циљна супстанца се добија нитратацијом ове соли са азотном и сумпорном киселином на −60 °Ц (−76 °Ф; 213 К). ^[18]

Референце

^ Li Q, Cheng T, Wang Y, Bryant SH (2010). „PubChem as a public resource for drug discovery.”. Drug Discov Today. 15 (23-24): 1052—7. PMID 20970519. doi:10.1016/j.drudis.2010.10.003. уреди
^ Evan E. Bolton; Yanli Wang; Paul A. Thiessen; Stephen H. Bryant (2008). „Chapter 12 PubChem: Integrated Platform of Small Molecules and Biological Activities”. Annual Reports in Computational Chemistry. 4: 217—241. doi:10.1016/S1574-1400(08)00012-1.
^ Compatibility Testing of Hexanitroethane with Boron Архивирано септембар 30, 2007 на сајту Wayback Machine
^ Will, W. (1914). „Über das Hexanitro-äthan”. Berichte der Deutschen Chemischen Gesellschaft (на језику: немачки). 47 (1): 961—965. doi:10.1002/cber.191404701154.
^ US 3101379, "Synthesis of hexanitroethane", issued 1961-01-04
^ Taylor, G. (2015). „MUCOBROMIC ACID”. Organic Syntheses: 11—12. doi:10.15227/orgsyn.000.0011.
^ ^а ^б Marshall, Henry P.; Borgardt, Frank G.; Noble, Paul (1965). „Thermal Decomposition of Hexanitroethane 1a,b”. The Journal of Physical Chemistry (на језику: енглески). 69 (1): 25—29. ISSN 0022-3654. doi:10.1021/j100885a007.
^ Bretherick, L. (18. 3. 2017). Bretherick's Handbook of Reactive Chemical hazards. Urben, P. G. (8th изд.). Amsterdam. стр. 240—241. ISBN 978-0-08-101059-4. OCLC 982005430.
^ Griffin, T. Scott; Baum, Kurt (1980). „Tetranitroethylene. In situ formation and Diels-Alder reactions”. The Journal of Organic Chemistry (на језику: енглески). 45 (14): 2880—2883. ISSN 0022-3263. doi:10.1021/jo01302a024.
^ Tzeng, Dongjaw; Baum, Kurt (1983). „Reactions of hexanitroethane with alcohols”. The Journal of Organic Chemistry (на језику: енглески). 48 (26): 5384—5385. ISSN 0022-3263. doi:10.1021/jo00174a053.
^ ^а ^б Krien, G.; Licht, H.H.; Trimborn, F.: A phase transition of hexanitroethane (HNE) in Explosivstoffe 9 (1970) 203–207.
^ ^а ^б ^в ^г ^д ^ђ ^е ^ж ^з ^и ^ј Köhler, J.; Meyer, R.; Homburg, A.: Explosivstoffe, deseto, potpuno revidirano izdanje. Wiley-VCH, Weinheim 2008, str. 165, ISBN 978-3-527-32009-7.
^ 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.
^ 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.
^ Wилл, W.: Üбер дас Хеxанитро-äтхан ин Цхемисцхе Берицхте 47 (1914) 961–965, doi:10.1002/cber.191404701154.
^ ^а ^б Урбански, Т.: Цхемистрy анд Тецхнологy оф Еxплосивес, Вол. 1, Пергамон Пресс/ПWН - Полисх Сциентифиц Публисхерс 1964, С. 596.
^ ^а ^б ^в УС 0
^ Таyлор, Г.А.: Муцобромиц Ацид. Ин: Органиц Сyнтхесес, Цолл. Вол. 4 (1963), С. 688, doi:10.1002/0471264180.os900.13 (ПДФ).
^ „Мукобромска киселина”. Орг. Сyнтх. 27: 60. 1947. дои:10.15227/оргсyн.027.0060.

Литература

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

Hexanitroethane

WебБоок паге фор Ц2Н6О12

[1] Li Q, Cheng T, Wang Y, Bryant SH (2010). „PubChem as a public resource for drug discovery.”. Drug Discov Today. 15 (23-24): 1052—7. PMID 20970519. doi:10.1016/j.drudis.2010.10.003. уреди

[2] Evan E. Bolton; Yanli Wang; Paul A. Thiessen; Stephen H. Bryant (2008). „Chapter 12 PubChem: Integrated Platform of Small Molecules and Biological Activities”. Annual Reports in Computational Chemistry. 4: 217—241. doi:10.1016/S1574-1400(08)00012-1.

[3] Compatibility Testing of Hexanitroethane with Boron Архивирано септембар 30, 2007 на сајту Wayback Machine

[4] Will, W. (1914). „Über das Hexanitro-äthan”. Berichte der Deutschen Chemischen Gesellschaft (на језику: немачки). 47 (1): 961—965. doi:10.1002/cber.191404701154.

[5] US 3101379, "Synthesis of hexanitroethane", issued 1961-01-04

[6] Taylor, G. (2015). „MUCOBROMIC ACID”. Organic Syntheses: 11—12. doi:10.15227/orgsyn.000.0011.

[Marshall-7] а ^б Marshall, Henry P.; Borgardt, Frank G.; Noble, Paul (1965). „Thermal Decomposition of Hexanitroethane 1a,b”. The Journal of Physical Chemistry (на језику: енглески). 69 (1): 25—29. ISSN 0022-3654. doi:10.1021/j100885a007.

[8] Bretherick, L. (18. 3. 2017). Bretherick's Handbook of Reactive Chemical hazards. Urben, P. G. (8th изд.). Amsterdam. стр. 240—241. ISBN 978-0-08-101059-4. OCLC 982005430.

[9] Griffin, T. Scott; Baum, Kurt (1980). „Tetranitroethylene. In situ formation and Diels-Alder reactions”. The Journal of Organic Chemistry (на језику: енглески). 45 (14): 2880—2883. ISSN 0022-3263. doi:10.1021/jo01302a024.

[10] Tzeng, Dongjaw; Baum, Kurt (1983). „Reactions of hexanitroethane with alcohols”. The Journal of Organic Chemistry (на језику: енглески). 48 (26): 5384—5385. ISSN 0022-3263. doi:10.1021/jo00174a053.

[Krien-11] а ^б Krien, G.; Licht, H.H.; Trimborn, F.: A phase transition of hexanitroethane (HNE) in Explosivstoffe 9 (1970) 203–207.

[Explosivstoffe-12] а ^б ^в ^г ^д ^ђ ^е ^ж ^з ^и ^ј Köhler, J.; Meyer, R.; Homburg, A.: Explosivstoffe, deseto, potpuno revidirano izdanje. Wiley-VCH, Weinheim 2008, str. 165, ISBN 978-3-527-32009-7.

[13] 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.

[14] 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.

[15] 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.

[16] Wилл, W.: Üбер дас Хеxанитро-äтхан ин Цхемисцхе Берицхте 47 (1914) 961–965, doi:10.1002/cber.191404701154.

[Urbanski1-17] а ^б Урбански, Т.: Цхемистрy анд Тецхнологy оф Еxплосивес, Вол. 1, Пергамон Пресс/ПWН - Полисх Сциентифиц Публисхерс 1964, С. 596.

[Gallaghan-18] а ^б ^в УС 0

[19] Таyлор, Г.А.: Муцобромиц Ацид. Ин: Органиц Сyнтхесес, Цолл. Вол. 4 (1963), С. 688, doi:10.1002/0471264180.os900.13 (ПДФ).

[20] „Мукобромска киселина”. Орг. Сyнтх. 27: 60. 1947. дои:10.15227/оргсyн.027.0060.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]

[15]

[16]

[17]

[18]

[19]

[20]