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{{Infobox Chemikalie
| Strukturformel = [[Datei:Hexanitroethane.png|145px|Struktur von Hexanitroethan]]
<div style="display:none;">C2N6O12</div>
| Andere Namen = *HNE
*1,1,1,2,2,2-Hexanitroethan
| Summenformel = C2N6O12
| CAS = {{CASRN|918-37-6}}
| EG-Nummer = 213-042-1
| ECHA-ID = 100.011.857
| PubChem = 61232
| ChemSpider =
| Beschreibung = farblose Kristalle<ref name="Urbanski1"/>
| Molare Masse = 300,0544 g·mol−1
| Aggregat = fest
| Dichte = 1,85 g·cm−3 (20 °C)<ref name="Explosivstoffe"/>
| Schmelzpunkt = 135,5 °C<ref name="Explosivstoffe"/>
| Siedepunkt =
| Dampfdruck =
| pKs =
| Löslichkeit =
| Dipolmoment =
| Brechungsindex =
| Quelle GHS-Kz = NV
| GHS-Piktogramme = {{GHS-Piktogramme|/}}
| GHS-Signalwort =
| H = {{H-Sätze|/}}
| EUH = {{EUH-Sätze|/}}
| P = {{P-Sätze|/}}
| Quelle P =
| MAK =
}}

'''Hexanitroethan''' ist eine aliphatische [[Nitroverbindungen|Nitroverbindung]]. Im Molekül sind alle sechs möglichen [[Substituent]]enpositionen jeweils durch eine [[Nitrogruppe]] [[Substitutionsreaktion|ersetzt]]. Als hochnitrierte Verbindung wirkt es als starkes [[Oxidationsmittel]] und ist ein [[Explosivstoff]].

== Darstellung und Gewinnung ==
Eine erste Herstellung wurde schon 1914 durch [[Wilhelm Will]] beschrieben.<ref>Will, W.: ''Über das Hexanitro-äthan'' in [[Chemische Berichte]] 47 (1914) 961–965, {{DOI|10.1002/cber.191404701154}}.</ref> Diese gelingt durch die Umsetzung des Kaliumsalzes des [[Tetranitroethan]]s mit [[Salpetersäure]].<ref name="Urbanski1">Urbanski, T.: ''Chemistry and Technology of Explosives, Vol. 1'', Pergamon Press/PWN - Polish Scientific Publishers 1964, S. 596.</ref>

:<math>\mathrm{C_2(NO_2)_4K_2 + 4 \ HNO_3 \longrightarrow C_2(NO_2)_6 + 2 \ KNO_3 + 2 \ H_2O}</math>

Das Kaliumsalz des Tetranitroethans kann in einer Synthesesequenz ausgehend vom [[Tribromnitromethan]] gewonnen werden.<ref name="Urbanski1"/> Im ersten Schritt erfolgt eine Dimerisierung zum [[Tetrabromdinitroethan]].

:<math>\mathrm{2 \ C(NO_2)Br_3 + KCN \longrightarrow Br_2(NO_2)C-C(NO_2)Br_2 + BrCN + KBr}</math>

Im zweiten Schritt erfolgt eine nucleophile Substitution mit [[Kaliumnitrit]] zum [[Dibromtetranitroethan]].

:<math>\mathrm{Br_2(NO_2)C-C(NO_2)Br_2 + 2 \ KNO_2 \longrightarrow Br(NO_2)_2C-C(NO_2)_2Br + 2 \ KBr}</math>

Das Tetranitroethansalz entsteht dann durch die weitere Umsetzung mit [[Kaliumcyanid]].

:<math>\mathrm{Br(NO_2)_2C-C(NO_2)_2Br + 2 \ KCN \longrightarrow C_2(NO_2)_4K_2 + 2 \ BrCN}</math>

Eine für eine industrielle Herstellung praktikable Synthese geht von [[Furfural]] aus,<ref name="Gallaghan">{{Patent| Land=US| V-Nr=3101379A| Titel=Synthesis of hexanitroethane| A-Datum=1961-01-04| V-Datum=1963-08-20| Anmelder=Lockheed Aircraft Corp| Erfinder=John A. Gallahan, Ben Lomond, Wilmer L. Reed}}</ref> welches im ersten Schritt unter Ringöffnung oxidativ zur [[Mucobromsäure]] (2,3-Dibrommalealdehydsäure) [[Bromierung|bromiert]] wird.<ref>Taylor, G.A.: ''Mucobromic Acid.'' In: ''[[Organic Syntheses]]'', Coll. Vol. 4 (1963), S. 688, {{DOI|10.1002/0471264180.os900.13}} ([http://www.orgsyn.org/Content/pdfs/procedures/CV4P0688.pdf PDF]).</ref> Alternativ kann auch [[Furan-2-carbonsäure]] als Edukt verwendet werden.<ref>{{OrgSynth|Kurzcode=CV3P0621 |Autor=Allen, C.F.H.; Spangler, F.W. |Titel=Mucobromic Acid |Jahrgang=1947 |Volume=27 |Seiten=60 |ColVol=3 |ColVolSeiten=621 |doi=10.15227/orgsyn.027.0060 }}</ref> Im Folgeschritt wird die Mucobromsäure bei Temperaturen kurz unter Raumtemperatur mit [[Kaliumnitrit]] zum Dikaliumsalz des 2,3,3-Trinitropropionaldehyds umgesetzt.<ref name="Gallaghan"/> Die Zielverbindung erhält man durch die [[Nitrierung]] dieses Salzes mittels [[Salpetersäure]] und [[Schwefelsäure]] bei −60 °C.<ref name="Gallaghan"/>

[[Datei:Hexanitroethane synthesis.svg|626px]]

== Eigenschaften ==
Hexanitroethan kann in zwei [[Polymorphie (Stoffeigenschaft)|polymorphen]] Kristallformen auftreten.<ref name="Krien">Krien, G.; Licht, H.H.; Trimborn, F.: ''A phase transition of hexanitroethane (HNE)'' in Explosivstoffe 9 (1970) 203–207.</ref> Unterhalb einer Temperatur von 18 °C liegt die Kristallform II vor. Am Umwandlungspunkt bei 18 °C erfolgt die Bildung der Kristallform I mit einer Umwandlungsenthalpie von 12,4 kJ·mol−1.<ref name="Krien"/> Die Kristallform I [[Schmelzpunkt|schmilzt]] bei 135,5 °C.<ref name="Explosivstoffe"/>

Hexanitroethan ist ein explosionsgefährlicher Stoff im Sinne des [[Sprengstoffgesetz (Deutschland)|Sprengstoffgesetz]]es. Wichtige Explosionskennzahlen sind:

:{| class="wikitable"
|+ Tabelle mit wichtigen explosionsrelevanten Eigenschaften:
|[[Sprengstoff#Sauerstoffbilanz|Sauerstoffbilanz]] || 42,7 %<ref name="Explosivstoffe">Köhler, J.; Meyer, R.; Homburg, A.: ''Explosivstoffe'', zehnte, vollständig überarbeitete Auflage. Wiley-VCH, Weinheim 2008, S. 165, ISBN 978-3-527-32009-7.</ref>
|-
|Stickstoffgehalt || 28,01 %<ref name="Explosivstoffe"/>
|-
|[[Normalgasvolumen]] || 678 l·kg−1<ref name="Explosivstoffe"/>
|-
|[[Explosionswärme]] || 3020 kJ·kg−1<ref name="Explosivstoffe"/>
|-
|[[Sprengstoff#Spezifische Energie|Spezifische Energie]] || 813 kJ·kg−1 (68,1 mt/kg)<ref name="Explosivstoffe"/>
|-
|[[Bleiblockausbauchung]] || 24,5 cm3·g−1<ref name="Explosivstoffe"/>
|-
|[[Detonationsgeschwindigkeit]] || 4950 m·s−1<ref name="Explosivstoffe"/>
|-
|[[Verpuffungspunkt]] ||175 °C<ref name="Explosivstoffe"/>
|-
|[[Schlagempfindlichkeit]] || 10 Nm<ref name="Explosivstoffe"/>
|-
|[[Reibempfindlichkeit]] || mit 253 N Stiftbelastung Zersetzung<ref name="Explosivstoffe"/>
|}

Die thermische Zersetzung wurde am Feststoff und in Lösung schon ab 60 °C detektiert.<ref name="Marshall">Marshall, H.P.; Borgardt, F.G.; Noble, Jr. P.: ''Thermal Decomposition of Hexanitroethan'' in [[J. Phys. Chem.]] 69 (1965) 25–29, {{DOI|10.1021/j100885a007}}.</ref> Oberhalb von 140 °C kann die Zersetzung explosionsartig erfolgen.<ref name="Bretherick">P.G. Urben; M.J. Pitt: ''Bretherick's Handbook of Reactive Chemical Hazards''. 8. Edition, Vol. 1, Butterworth/Heinemann 2017, ISBN 978-0-08-100971-0, S. 240–241.</ref> Die Zersetzung verläuft als [[Kinetik (Chemie)#Reaktionen erster Ordnung|Reaktion erster Ordnung]]. Die Reaktionsgeschwindigkeit ist dabei in Lösung signifikant höher als im Feststoff.<ref name="Marshall"/> Für die Zersetzung des Feststoffs kann die folgende Gleichung formuliert werden.<ref name="Marshall"/>

:<math>\mathrm{C_2(NO_2)_6 \longrightarrow 3 \ NO_2 + NO + N_2O + 2 \ CO_2}</math>

Bei der Zersetzung in Lösung wird im ersten Schritt [[Tetranitroethylen]] gebildet, welcher über seine [[Diels-Alder-Reaktion|Diels-Alder-Addukte]] z. B. mit [[Anthracen]] oder [[Cyclopentadien]] nachgewiesen werden kann.<ref>Griffin, T.S.; Baum, K.: '' Tetranitroethylene. In Situ Formation and Diels-Alder Reactions'' in [[J. Org. Chem.]] 45 (1980) 2880–2883, {{DOI|10.1021/jo01302a024}}.</ref><ref name="Tseng">Tseng, D.; Baum, K.: ''Reactions of Hexanitroethane with alcohols'' in J. Org. Chem. 48 (1983) 5384–5385, {{DOI|10.1021/jo00174a053}}.</ref>

[[Datei:Hexanitroethane reactions01.svg|605px]]

Bei der Umsetzung in [[Alkohole]]n unter Rückfluss erfolgt eine [[Additionsreaktion|Addition]] an das intermediär gebildete Tetranitroethylen. Die gebildete Dinitroalkoxyalkylstruktur ist nicht stabil und bildet nach [[Umlagerung]] der [[Nitrogruppe]] zum [[Nitrite|Salpetrigsäureester]] und Abspaltung von [[Stickoxide]]n den entsprechenden Ester der [[Dinitroessigsäure]].<ref name="Tseng"/>

[[Datei:Hexanitroethane reactions02.svg|645px]]

Der Dinitroessigsäureester dimerisiert bei der Lagerung langsam zum entsprechenden 3,4-Bis(alkoxycarbonyl)furazan-2-oxid.<ref name="Tseng"/><ref name="Grakauskas">Grakauskas, V.; Guest, A. M.: ''Dinitromethane'' in [[J. Org. Chem.]] 43 (1978) 3485–3488, {{DOI|10.1021/jo00412a014}}.</ref> Bei höheren Temperaturen kann der Dinitroessigsäureester zum [[Dinitromethan]] verseift und decarboxyliert werden.<ref name="Grakauskas"/>

[[Datei:Hexanitroethane reactions02a.svg|425px]]

== Verwendung ==
Hexanitroethan kann in [[Treibsatz|Treibsätzen]] als sauerstoffausgleichender Zusatz eingesetzt werden.<ref name="Explosivstoffe"/>

== Einzelnachweise ==
<references />

[[Kategorie:Nitroalkan]]
[[Kategorie:Sprengstoff]]

Hexanitroethan - Versionsgeschichte

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