Trinitroazetidin

Strukturformel
Allgemeines
Name	1,3,3-trinitroazetidin
Andere Namen	Trinitroazetidin TNAZ
Summenformel	C3H4N4O6
CAS-Nummer	97645-24-4
PubChem	9794126
Kurzbeschreibung	hellgelbe, orthorhombische Kristalle[1]
Eigenschaften
Molare Masse	192,09 g·mol−1
Aggregatzustand	fest
Dichte	1,84 g·cm−3[1]
Schmelzpunkt	101 °C[1]
Siedepunkt	252 °C (Zersetzung)[1]
Sicherheitshinweise
EU-Gefahrstoffkennzeichnung [2] keine Einstufung verfügbar R- und S-Sätze R: siehe oben S: siehe oben
Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen.

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1,3,3-Trinitroazetidin (TNAZ) ist eine energetische heterozyklische Verbindung, die wegen ihres niedrigen Schmelzpunktes (101 °C) und ihrer guten Temperaturbeständigkeit (bis 240 °C)^[3] als möglicher Ersatz für TNT betrachtet wird.

Gewinnung und Darstellung

In einer ersten Stufe wird durch die Umsetzung von Epichlorhydrin mit tert.-Butylamin das 1-tert.-Butyl-3-azetidinol gewonnen, welches durch stufenweise Nitrierung zum 1,3,3-Trinitroazetidin umgesetzt wird.^[4][5] Die Ausbeute ist bei dieser Umsetzung eher gering.^[3] Eine alternative Synthese geht vom 3-Amino-1,2-propandiol aus, welches nach Einführung von p-Toluolsolfonyl- und tert.-Butyldimethylsilylschutzgruppen mittels Lithiumhydrid zum entsprechenden Azetidinderivat zyklisiert wird. Die Zwischenverbindung wird nach einer Oxydation mit Chromtrioxid und Umsetzung mit Hydroxylamin zu einer Oximzwischenstufe umgesetzt, die dann oxydativ mit Salpetersäure zur Trinitrozielverbindung nitriert wird.^[3]

Eigenschaften

1,3,3-Trinitroazetidin bildet hellgelbe Kristalle mit einem Schmelzpunkt von 101 °C. Die Verbindung kristallisiert in einem orthorhombischen Gitter mit der Raumgruppe Pbca.^[5] Die Thermolyse ergibt ab 240 °C die Zersetzungsprodukte Stickstoffdioxid, Stickstoffmonoxid, salpetrige Säure, Kohlendioxid und Formaldehyd.^[6] Als Explosionskenndaten sind die Explosionswärme mit 6343 kJ·kg^-1[4], die spezifische Energie mit 1378 kJ·kg^-1[4], die Detonationsgeschwindigkeit mit 9000 m·s^−1[1] und der Detonationsdruck mit 36,4 GPa^[1] bekannt.

Verwendung

Experimentelle energetische Verbindung zur Herstellung von hochbrisanten gießbaren Sprengstoffen. Mit seinen Leistungsdaten liegt es zwischen Hexogen und Oktogen. Der Stoff ist aber wesentlich unempfindlicher als diese.^[4]

Quellen

1. ↑ ^{a b c d e f} Thieme Chemistry (Hrsg.): RÖMPP Online - Version 3.5. Georg Thieme Verlag KG, Stuttgart 2009.
2. ↑ In Bezug auf ihre Gefährlichkeit wurde die Substanz von der EU noch nicht eingestuft, eine verlässliche und zitierfähige Quelle hierzu wurde noch nicht gefunden.
3. ↑ ^{a b c} T. Axenrod, C. Watnick, H. Yazdekhasti: Synthesis of 1,3,3-Trinitroazetidine in Tetrahedron Letters 34 (1993) 6677-6680.doi:10.1016/S0040-4039(00)61673-8
4. ↑ ^{a b c d} Köhler, J.; Meyer, R.; Homburg, A.: Explosivstoffe, zehnte, vollständig überarbeitete Auflage,, Wiley-VCH, Weinheim 2008, ISBN 978-3-527-32009-7
5. ↑ ^{a b} T. G. Archibald, R. Gilardi, K. Baum, C. George: Synthesis and x-ray crystal structure of 1,3,3-trinitroazetidine, in: J. Org. Chem. 55 (1990) 2920−2924, doi:10.1021/jo00296a066.
6. ↑ Y. Oyumi, T.B. Brill: Thermal decomposition of energetic materials 4. High-rate, in situ, thermolysis of the four, six, and eight membered, oxygen-rich, gem-dinitroalkyl cyclic nitramines, TNAZ, DNNC, and HNDZ in Comb. Flame 62 (1985) 225-231, doi:10.1016/0010-2180(85)90148-8.