stringtranslate.com

Нитратный эфир

В органической химии нитратный эфир — это органическая функциональная группа с формулой R−ONO 2 , где R обозначает любую органильную группу. Это эфиры азотной кислоты и спиртов . Хорошо известным примером является нитроглицерин , который не является нитросоединением , несмотря на свое название.

Тетранитрат пентаэритрита — коммерчески важное взрывчатое вещество, содержащее четыре группы нитратных эфиров.

Синтез и реакции

Эфиры нитрата обычно получают путем конденсации азотной кислоты и спирта: [1] [2] Например, простейший эфир нитрата, метилнитрат , образуется в результате реакции метанола и азотной кислоты в присутствии серной кислоты : [3]

Образование нитратного эфира называется нитрооксилированием (реже нитроксилированием).

Чаще всего используются «смешанные кислоты» (азотная и серная кислоты), но в 1980-х годах в США началось производство нитроцеллюлозы с нитратом магния в качестве дегидратирующего агента. [4] В лабораторных условиях для той же цели могут использоваться фосфорная кислота и пентоксид фосфора или уксусная кислота и ее ангидрид , или нитроксилирование может проводиться в безводных условиях (например, дихлорметан или хлороформ ). [5]

Взрывчатые свойства

Термическое разложение нитратных эфиров приводит в основном к образованию газов молекулярного азота (N 2 ) и углекислого газа. Значительная химическая энергия детонации обусловлена ​​высокой прочностью связи в молекулярном азоте. Эта стехиометрия иллюстрируется уравнением детонации нитроглицерина.

Иллюстрацией высокочувствительной природы некоторых органических нитратов является Si(CH 2 ONO 2 ) 4 . [6] [7] Отдельный кристалл этого соединения детонирует даже при контакте с тефлоновым шпателем и фактически делает полную характеристику невозможной. Другим фактором, способствующим его экзотермическому разложению (выведенному из гораздо более безопасных экспериментов in silico ), является способность кремния в его кристаллической фазе координироваться с двумя кислородными нитритогруппами в дополнение к обычной координации с четырьмя атомами углерода. Эта дополнительная координация сделала бы образование диоксида кремния (одного из продуктов разложения) более легким.

Медицинское применение

Нитратные эфиры изосорбида динитрат (Изордил) и изосорбида мононитрат (Имдур, Исмо, Монокет, Мононитрон) в организме преобразуются в оксид азота , мощный природный вазодилататор. В медицине эти эфиры используются в качестве лекарства от стенокардии ( ишемической болезни сердца ).

Родственные соединения

Ацетилнитрат — это нитратный ангидрид, получаемый путем конденсации азотной и уксусной кислот.

Ссылки

  1. ^ Snyder, HR; Handrick, RG; Brooks, LA (1942). «Имидазол». Органические синтезы; Собрание томов , т. 3, стр. 471.
  2. ^ Boschan, Robert; Merrow, Raymond T.; van Dolah, Robert W. (1955-06-01). «Химия нитратных эфиров». Chemical Reviews . 55 (3): 485–510. doi :10.1021/cr50003a001. ISSN  0009-2665.
  3. ^ Элвин П. Блэк и Фрэнк Х. Бэйберс. "Метилнитрат". Органические синтезы; Собрание томов , т. 2, стр. 412.
  4. ^ Лю, Цзипин (2019-03-06). Химия и технология нитратных эфиров. Springer. ISBN 978-981-13-6647-5.
  5. ^ Хайнце, Т.; Либерт, Т. (2012-01-01), Матияшевский, Кшиштоф; Мёллер, Мартин (ред.), "10.05 - Целлюлозы и полиозы/гемицеллюлозы", Polymer Science: A Comprehensive Reference , Амстердам: Elsevier, стр. 83–152, ISBN 978-0-08-087862-1, получено 2024-11-11
  6. ^ Сила-взрывчатые вещества Si(CH 2 N 3 ) 4 и Si(CH 2 ONO 2 ) 4 : кремниевые аналоги обычных взрывчатых веществ пентаэритритилтетраазида, C(CH 2 N 3 ) 4 , и пентаэритриттетранитрата, C(CH 2 ONO 2 ) 4 Томас М. Клапотке , Буркхард Крумм, Райнер Илг, Деннис Троегель и Рейнхольд Таке J. Am. Chem. Soc. ; 2007 doi :10.1021/ja071299p
  7. ^ Sila-Explosives предлагает лучший взрыв Стивен К. Риттер Новости химии и машиностроения 7 мая 2007 г. Ссылка