Trinitroazetidin

Strukturformel
Strukturformel von 1,1,3-Trinitroazetidin
Allgemeines
Name	1,3,3-trinitroazetidin
Andere Namen	Trinitroazetidin TNAZ
Summenformel	C3H4N4O6
Kurzbeschreibung	hellgelbe, orthorhombische Kristalle<ref name=roempp>Eintrag zu TNAZ. In: Römpp Online. Georg Thieme VerlagVorlage:Abrufdatum</ref>
Externe Identifikatoren/Datenbanken
CAS-Nummer Vorlage:CASRN ECHA-InfoCard PubChem 9794126 DrugBank Wikidata [[:d:|]]
Eigenschaften
Molare Masse	192,09 g·mol−1
Aggregatzustand	fest
Dichte	1,84 g·cm−3<ref name=roempp/>
Schmelzpunkt	101 °C<ref name=roempp/>
Siedepunkt	252 °C (Zersetzung)<ref name=roempp/>
Dampfdruck	4,34·10−3 Pa (25 °C)<ref name="Brady">Bradly, J.E.; Smith, J.L.; Hart, C.E.; Oxley, J.: Estimating Ambient Vapor Pressures of Low Volatility Explosives by Rising-Temperature Thermogravimetry in Propellants Explos. Pyrotech. 37 (2012) 215–222, doi:10.1002/prep.201100077.</ref>
Löslichkeit	Ethylacetat (0,436 g·ml−1)<ref name="Emerging Energetic Materials">D.S. Viswanath, T.K. Ghosh, V.M. Boddu: 1,3,3-Trinitroazetidine (TNAZ) in Emerging Energetic Materials: Synthesis, Physicochemical, and Detonation Properties, Kapitel 11, Springer-Verlag 2018, ISBN 978-94-024-1199-7, doi:10.1007/978-94-024-1201-7, S. 293–307.</ref> Ethanol (0,055 g·ml−1)<ref name="Emerging Energetic Materials" /> Isopropanol (0,026 g·ml−1)<ref name="Emerging Energetic Materials" /> Aceton (0,442 g·ml−1)<ref name="Emerging Energetic Materials" /> Toluol (0,038 g·ml−1)<ref name="Emerging Energetic Materials" /> Isooctan (0,014 g·ml−1)<ref name="Emerging Energetic Materials" />
Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung keine Einstufung verfügbar<ref name="NV">Dieser Stoff wurde in Bezug auf seine Gefährlichkeit entweder noch nicht eingestuft oder eine verlässliche und zitierfähige Quelle hierzu wurde noch nicht gefunden.</ref>
Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen (0 °C, 1000 hPa).

1,3,3-Trinitroazetidin (TNAZ) ist eine energetische heterocyclische Verbindung, die wegen ihres niedrigen Schmelzpunktes (101 °C) und ihrer guten Temperaturbeständigkeit (bis 240 °C)<ref name="Axenrod">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</ref> 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.<ref name="Explosivstoffe"/><ref name=arch/> Die Ausbeute ist bei dieser Umsetzung eher gering.<ref name="Axenrod"/> 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 Oxidation mit Chromtrioxid und Umsetzung mit Hydroxylamin zu einer Oximzwischenstufe umgesetzt, die dann oxidativ mit Salpetersäure zur Trinitrozielverbindung nitriert wird.<ref name="Axenrod"/>

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.<ref name=arch>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.</ref> Die Thermolyse ergibt ab 240 °C die Zersetzungsprodukte Stickstoffdioxid, Stickstoffmonoxid, Salpetrige Säure, Kohlendioxid und Formaldehyd.<ref>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.</ref> Als Explosionskenndaten sind die Explosionswärme mit 6343 kJ·kg⁻¹<ref name="Explosivstoffe"/>, die spezifische Energie mit 1378 kJ·kg⁻¹<ref name="Explosivstoffe"/>, die Detonationsgeschwindigkeit mit 9000 m·s⁻¹<ref name=roempp/> und der Detonationsdruck mit 36,4 GPa<ref name=roempp/> bekannt. Die Verbindung ist schlag- und reibempfindlich.<ref name="Energetic Materials Encyclopedia">Klapötke, T.M.: Energetic Materials Encyclopedia, de Gruyter, Berlin/Boston 2021, ISBN 978-3-11-062681-0, S. 1822–1828.</ref>

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.<ref name="Explosivstoffe">Köhler, J.; Meyer, R.; Homburg, A.: Explosivstoffe, zehnte, vollständig überarbeitete Auflage. Wiley-VCH, Weinheim 2008, ISBN 978-3-527-32009-7.</ref>

Einzelnachweise

<references />