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 . 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]
 | |
| Identifikacija | |
|---|---|
3D model () |
|
| 100.130.630 | |
| Svojstva | |
| Molarna masa | |
Ukoliko nije drugačije napomenuto, podaci se odnose na standardno stanje materijala (na 25 ° [77 °], 100 ). | |
| Reference infokutije | |
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]
FOX-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, FOX-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] ( | -0,6 |
| Rastvorljivost[13] ()) | -3,1 |
| Polarna površina[14] (, 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.
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]
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.
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
1,1-diamino-2,2-dinitroetilen nema tačku topljenja, u termoanalitičkim merenjima od 180 °C uočeno je dvostepeno raspadanje sa toplotom raspadanja od -1427 J/g.[25] Mehanizam razlaganja u odnosu na poluproizvode koji se proizvode su razmatrani teoretski i dovodi do konačnih proizvoda: ugljen monoksida, azota i vode.[26] FOX-7 je sličan neosetljiv na TATB, koji je jedinjenje benzenskog prstena sa tri amino i tri nitro Desam grupe. FOX-7 ima okosnicu od dva ugljenika umesto benzenskog prstena, ali amino i nitro grupe imaju slične efekte u oba slučaja prema objavljenim izveštajima o FOKS-hemijskim procesima, osetljivosti i raspadu.
Važni indikatori eksplozije, kao što su energija eksplozije, brzina detonacije i detonacioni pritisak, procenjeni su različitim proračunskim metodama i eksperimentalno korišćenjem različitih metoda merenja.[25][27][28] Izračunate vrednosti za energiju eksplozije variraju između 4442 4884 J·g-1, za brzinu detonacije između 8.453 m·s-1 a 8.869 m·s-1[25][27][28][2] i detonacioni pritisak između 29,3 GPa i 34,0 GPa.[25][28] Eksperimentalno utvrđene vrednosti su za energiju eksplozije 4.860 J · g-1, brzinu detonacije između 8.325 m·s -1 i 8.405 m·s-1 i pritisak detonacije 28,4 GPa.[28] Jedinjenje koje ima energiju udara od 11-40 Nm osetljivo na udar.[28][27] Osetljivost na udar zavisi od distribucije veličine čestica ispitivanog materijala.[28] nije identifikovana sila trenja od 353 N osetljivosti na trenje.[25][28]
Njegova eksplozivna svojstva izgledaju izuzetno povoljna; Pored njegovih neosetljivih osobina, brzina detonacije smeše 80% FOX-7 plus veziva je visoka kao skoro čisto Kompozicija B, a vezani prah eksploziva na bazi FOX-7 je nešto veći od RDX-a .[29]
Hemijska svojstva
Jedinjenje ima kisela svojstva. U prisustvu baza može izgubiti nešto protona. Vrednost pK je približno 10,6.[25] Reakcija sa kalijum hidroksidom na niskim temperaturama može izolovati kalijumovu so kao belu, kristalnu čvrstu supstancu. Zagrevanjem na 70 °C sa rastvorom kalijum hidroksida dolazi do bazične hidrolize, formiraju se kalijumova so dinitrometana i uree.[25]
Zbog velikih razlika u polaritetu u molekulu, u hemijskim reakcijama postavljaju se zanimljiva pitanja. Supstanca može u prisustvu anhidrida sirćetne kiseline ili anhidrida trifluorosirćetne kiseline sa azotnom kiselinom, podvrgnuti daljoj nitraciji.[30] Dobijeno jedinjenje tetranitro je termički nestabilno. Razlaganje je relevantno čak i na sobnoj temperaturi. Na -20 °C može se čuvati oko nedelju dana.[30] Razlaganje amonijaka u rastvoru acetonitrila daje amonijumsku so trinitrometana i nitrogvanidina.[30]
Halogenacija sa N-bromosukcinimidom ili N-hlorosukcinimidom se vrši analogno kao kod nitracije u kojoj je geminalni atom ugljenika nitro grupa i amino grupa.[30]Oksidacija sa 30% vodonik peroksida u sumpornoj kiselini ili sa trifluorosirćetnom kiselinom dovodi do oslobađanja azotne kiseline i diaminosirćetne kiseline diazot trioksida.[23]
1,1-diamino-2,2-dinitroetilen je polazni materijal za proizvodnju tetrazola. Formiranje tetrazolnog prstena može se postići reakcijom sa trimetilsilil azidom u DMSO sa formiranjem 5-amidinotetrazola. Baznom hidrolizom može se dobiti kalijumova so amida tetrazol-5-karboksilne kiseline. Njegova reakcija sa metil jodidom daje dva izomera 1-metiltetrazol-5-karboksamid i 2-metiltetrazol-5-karboksamid.[23]
Korišćenje
Zbog svojih kiselih svojstava, FOX-7 sa nukleofilom i baznim materijalima reaguje da bi proizveo veću energiju. Dakle, reakcija sa gvanidinijum hloridom u prisustvu kalijum hidroksida, gvanidinijum soli: G(FOX-7) [H2N=C(NH2)2]+(FOX-7)−.[[31]] Veći sadržaj azota u molekulu uzrokovan termičkom razgradnjom većeg razvoja gasa, što je omogućilo je primena u pogonskim gorivima.[31]
Trenutno ne postoji velika upotreba FOX-7, ali se testira u raznim vojnim istraživačkim centrima. Potreba za manje osetljivom municijom je najvažniji pokretač za korišćenje FOX-7.
Reference
Literatura
Dodatna literatura
Bibliografija
Spoljašnje veze
Wikiwand in your browser!
Seamless Wikipedia browsing. On steroids.
Every time you click a link to Wikipedia, Wiktionary or Wikiquote in your browser's search results, it will show the modern Wikiwand interface.
Wikiwand extension is a five stars, simple, with minimum permission required to keep your browsing private, safe and transparent.
