N,N′-Dinitrometanodiamina
N,N′-Dinitrometanodiamina, MEDINA, metylenodinitroamina – organiczny związek chemiczny z grupy nitroamin o wysokich parametrach wybuchowych, jednak bez praktycznego zastosowania jako materiał wybuchowy.
| |||||||||||||
| |||||||||||||
| Ogólne informacje | |||||||||||||
| Wzór sumaryczny |
CH4N4O4 | ||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Masa molowa |
136,07 g/mol | ||||||||||||
| Wygląd |
białe igły, pręciki bądź płytki[1] | ||||||||||||
| Identyfikacja | |||||||||||||
| Numer CAS | |||||||||||||
| PubChem | |||||||||||||
| |||||||||||||
| |||||||||||||
| |||||||||||||
| |||||||||||||
| Jeżeli nie podano inaczej, dane dotyczą stanu standardowego (25 °C, 1000 hPa) | |||||||||||||
Otrzymywanie edytuj
Po raz pierwszy związek ten otrzymano w trakcie badań nad otrzymywaniem heksogenu z urotropiny. Dokonał tego w czasie II wojny światowej zespół Edmunda Hirsta, który nitrował urotropinę w −40 °C, a następnie tak powstały produkt (azotan 3,5-dinitroheksahydro-1,3,5-triazyny) poddał hydrolizie za pomocą wodorotlenku baru, otrzymując metylenodinitroaminę w postaci soli baru. Wolną aminę uzyskuje się poprzez zakwaszenie tej soli[2][3]:
Możliwe jest również otrzymanie jej zbliżonym sposobem z wykorzystaniem N,N′-metylenodiacetamidu[2][3][5]:
Inną metodą jest reakcja pomiędzy urotropiną i formamidem, poprzez metylenodiformamid i jego pochodną nitrową, do metylenodinitroaminy. Końcowy produkt może być krystalizowany z mieszaniny dichlorku etylenu z izopropanolem (9:1), 2-nitropropanu bądź eteru dietylowego[2].
Właściwości edytuj
Właściwości fizyczne edytuj
Krystalizowana z mieszaniny dichlorku etylenu i izopropanolu ma postać białych kryształów (igieł, pręcików, a także płytek) o układzie rombowym[1] i gęstości wynoszącej 1,73 g/cm³[2]. Topi się w temperaturze około 101–106 °C[1][3].
Właściwości chemiczne edytuj
Jest najtrwalsza w środowisku o pH wynoszącym około 1,0 i 10,0. Pomiędzy tymi wartościami rozkłada się łatwiej, z wydzieleniem tlenku diazotu i formaldehydu (najszybciej rozkłada się przy pH równym 5,4). Jest również nietrwała w środowisku silnie zakwaszonym i silnie zasadowym[3]. W roztworach wodny zachowuje się jak kwas dwuprotonowy – łatwo tworzy sole z litowcami i berylowcami, jak również z aminami (m.in. metyloaminą czy hydrazyną).
Jest jednym z możliwych produktów pośrednich procesów rozkładu heksogenu i oktogenu, w których podlega hydrolizie kwasowej do dalszych produktów rozkładu[6][7].
Właściwości wybuchowe edytuj
Prędkość detonacji metylenodinitroaminy wynosi 8700 m/s, a zdolność do wykonania pracy mierzona w próbie Trauzla to 681–727 cm³[2]. Charakteryzuje się zerowym bilansem tlenowym[1]. Jej wrażliwość na uderzenie jest znacznie większa niż w przypadku heksogenu[2].
Zastosowanie edytuj
Metylenodinitroamina była testowana pod kątem możliwości zastosowania jej jako materiał wybuchowy i niektóre jej kompozycje z trotylem i proszkiem aluminiowym wykazywały nieznacznie większe parametry wybuchowe od heksogenu stosowanego w tych samych kompozycjach[1]. Nie znajduje ona jednak żadnego praktycznego zastosowania jako materiał wybuchowy z uwagi na zbyt małą stabilność[1][8]. Może być jednak wykorzystywana w preparatyce organicznej do otrzymywania innych nitroamin, często będących związkami wysokoazotowymi mogącymi mieć w przyszłości zastosowanie jako materiały wybuchowe[8].
W reakcji Mannicha metylenodinitroamina może ulegać kondensacji w obecności amin pierwszorzędowych do pochodnych 1,5-dinitro-1,3,5,7-tetraazacyklooktanu. W tym przypadku do 1,5-dinitro-3,7-dimetylo-1,3,5,7-tetraazacyklooktanu z wykorzystaniem metyloaminy[9]:
Metylenodinitroamina może być również użyta do otrzymania polimetylenonitroamin, które mogą być przydatne do otrzymywania wysokoenergetycznych polimerów. Ogrzewana w rozpuszczalniku polarnym (dimetylosulfotlenku) ulega reakcji z przeniesieniem grupy nitrometylenowej prowadzącej do otrzymania 1,3,5-trinitro-1,3,5-triazapentanu. Produkt ten reaguje w tych samych warunkach dając kolejny homolog różniący się o grupę −CH
2N(NO
2)−[10]:
Uwagi edytuj
- ↑ Skrót „MEDNA” jest obecnie stosowany do oznaczenia N,N′-dinitrozometanodihydroksyloaminy (metylenodiizonitroaminy) (Cetner 1986 ↓, s. 111, Kaye 1978 ↓, s. M49–M52).
Przypisy edytuj
- ↑ a b c d e f g h Seymour M. Kaye: Encyclopedia of Explosives and Related Items. T. 8. U.S. Army Research and Development Command, TACOM, ARDEC; Warheads, Energetics and Combat Support Center, Picatinny Arsenal, 1978, s. M49–M52. LCCN 61-61759. OCLC 9369930.
- ↑ a b c d e f g h Władysław P. Cetner: Preparatyka materiałów wybuchowych i produktów pośrednich. Warszawa: Wojskowa Akademia Techniczna im. Jarosława Dąbrowskiego, 1986, s. 111–117.
- ↑ a b c d e Tadeusz Urbański: Chemia i technologia materiałów wybuchowych. T. 3. Warszawa: Wydawnictwo Ministerstwa Obrony Narodowej, 1955, s. 20–21. OCLC 750498513.
- ↑ Methanediamine, N,N'-dinitro-, [w:] ChemIDplus, United States National Library of Medicine [dostęp 2016-07-23] (ang.).
- ↑ R.C. Brian, A.H. Lamberton. Studies on nitroamines. Part II. The nitration of some methylenebisamides and related compounds. „Journal of the Chemical Society”, s. 1633–1635, 1949. DOI: 10.1039/JR9490001633. Cyt. za: Jai Prakash Agrawal, Robert Dale Hodgson: Organic Chemistry of Explosives. Chichester: John Wiley & Sons, 2007, s. 231. ISBN 978-0-470-02967-1.
- ↑ Methylene Dinitramine as Degradation Intermediate of RDX and HMX degradation. W: Biological Remediation of Explosive Residues. Shree Nath Singh (red.). Springer, 2014, s. 318, seria: Environmental Science. ISBN 978-3-319-01083-0.
- ↑ Ecotoxicology of Explosives. Geoffrey I. Sunahara, Guilherme Lotufo, Roman G. Kuperman, Jalal Hawari (red.). Boca Raton: CRC Press, 2009, s. 12–13, 18. ISBN 978-0-8493-2839-8.
- ↑ a b Jai Prakash Agrawal, Robert Dale Hodgson: Organic Chemistry of Explosives. Chichester: John Wiley & Sons, 2007, s. 231, 236, 240. ISBN 978-0-470-02967-1.
- ↑ F. Chapman, P.G. Owston, D. Woodcock. Studies on nitroamines. Part IV. The reaction of nitroamines with formaldehyde and primary or secondary amines. „Journal of the Chemical Society”, s. 1638–1641, 1949. DOI: 10.1039/JR9490001638. Cyt. za: Jai Prakash Agrawal, Robert Dale Hodgson: Organic Chemistry of Explosives. Chichester: John Wiley & Sons, 2007, s. 236. ISBN 978-0-470-02967-1.
- ↑ В.В. Аракчеева, Л.Т. Еременко, Б.С. Федоров, Г.В. Лагодзинская. „Известия Академии Наук СССР – Серия химическая”. 10, s. 2407, 1984. Cyt. za: Jai Prakash Agrawal, Robert Dale Hodgson: Organic Chemistry of Explosives. Chichester: John Wiley & Sons, 2007, s. 240. ISBN 978-0-470-02967-1.