Нитротриазолон
(Оксонитротриазол, 3-Нитро-1,2,4-Триазолон-5, NTO)
NТО впервые получен еще в 1905 г. нитрованием 1,2,4-триазолона-5. В настоящее время за рубежом NTO выпускают в промышленных масштабах (во Франции — несколько сот тонн в год, компания SNPE). NТО рассматривается в качестве весьма доступного и эффективного малочувствительного ВВ средней мощности, его характеристики (по зарубежным данным): р мк. = 1,93 г/смЗ, Т пл. 260°С (с разл.), теплота образования — 30,9 ккал/моль (— 237,7 ккал/кг), расчетная скорость детонации 8,56 км/сек, чувствительность к удару h50 = 92 см (утротила h50 = 80 см). Считается, что по эффективности NTO приближается к гексогену, а по чувствительности близок к ТАТВ, но значительно лучше перерабатывается. C2H2N4О3, мол. масса 114,0б5, представляет собой термостойкое, малочувствительное ВВ, плохо растворимое в большинстве органических растворителей, Т пл. 264 — 266°С, плотность 1,93 г/смЗ, скорость детонации 7400 м/с (1,б9 г/смЗ ), теплота образования — 79,29 кДж/моль. Н. является двухосновной кислотой (рКa1 = 3,76, рКa2 =11,25), может образовывать соли как с металлами (Li, Na, К, Pb, Hg, Ва, Ag и др.), так и органическими основаниями (этилендиамин, гуанидин, гидроксиламин и др.). Получают Н. конденсацией семикарбазида с муравьиной кислотой с последующим нитрованием образующегося 1,2,4-триазолона-5 концентрированной азотной кислотой. Может быть использован как самостоятельное ВВ и как компонент энергетических композиций в малочувствительных и газогенерирующих составах. Наибольший интерес в настоящее время представляет возможность использования в качестве термостойкого ВВ вместо триамииотринитробецзола.
Бесцветное
кристаллическое вещество. Известен в 2-х
полиморфных формах - a и b.
b-форма (плотность 1.88 г/см3)
при хранении медленно превращается в a.
Умеренно растворим в спирте, ацетоне (1,68 г/100г
при 19°С), ДМСО, ДМФ, диоксане и др. Плохо
растворим в хол. воде (1,28 г/100г при 19°С, ок. 10 г/100г
при 100°С ) Нерастворим в дихлорметане. Хим.
стабилен, с металлами и щелочами образует
соли. (соли некоторых металлов или аминов
нашли применение в газогенерирующих
пиросоставах). Серебряная соль довольно
чувствительна к удару. Нетоксичен.
Практически нечувствителен к удару - ок. 290
см (для гексогена 22-41см, тротил - 148см) менее
чувств. к трению чем тротил, малочувств. к
искре. Чувствительность к удару H50 = 92 см для
груза 2 кг (тротил - 80см). Термостоек (потеря
газа за 48ч: при 120°С - 0.3 см3/г). Однако легко
воспламеняется. Температура начала разлож.
более 260°С, разлаг при 273°С без плавления (иногда
со вспышкой). Скорость детонации 7770м/с при
плотн. 1.69 г/см3 (заряд - медная трубка
диаметром 4 мм) 8200м/с при 1.87 г/см3.(заряд
диаметром 41мм) Плотн 1.93 г/см3. Критический
диаметр детонации при плотности 1.87г/см3 - ок
25мм. Энергия образования -130кДж/моль.
Теплота взрыва (по разным источникам) 3.02-4.63
мДж/кг. Впервые был получен в 1905г, однако
интерес как к ВВ был проявлен лишь в
середине 80-х. К 2000 г мировое пр-во
насчитывало неск. тыс. тонн в год.
Отличается легкой перерабатываемостью и
способностью прессоваться до высоких
плотностей, даже без флегматизаторов. В
последнее время используется для
флегматизации октогена и гексогена, а также
с полимерами и, в некоторых случаях, для
замены TATB в авиабомбах. Предложен как
компонент твердых ракетных топлив,
газогенерирующих составов и бездымных
порохов с пониженным разгарно-эррозионным
действием - вместо нитрогуанидина (с
нитроглицерином и нитроцеллюлозой) напр.
состоящий из 30%нитроглицерина, 28%нитроцеллюлозы,
40% нитротриазолона, 2% 2-нитродифениламина (стабилизатор).
Прессованая смесь из 95% и 5%
полиглицидилнитрата имеет скорость
детонации 7638м/с при плотн. 1.722 г/см3, 7972м/с при
1.847 г/см3. (заряд диаметром 1 дюйм).
Литьевая смесь нитротриазолон/тротил - 50/50
имеет скорость детонации 7340м/с при 1.73 г/см3.
Крит. диаметр - 16 мм.
Аммонниевая соль нитротриазолона способна образовывать легкоплавкие эвтектики с нитратом аммония, что может быть использовано для получения дешевых литьевых ВВ.
Получение: К 223 г хлорида
семикарбазида*
прилили 230 мл 85% муравьиной к-ты, нагрели до
растворения. Затем смесь выпаривается
почти целиком для удаления муравьиной к-ты -
разб 300 мл воды и охл. - выпадают кристаллы
триазолона. Кристаллы отфильтровывают,
сушат, а затем небольшими порциями засыпают
в 500 мл 70% HNO3 (молярное соотн. 1:4-1:8) При
нитровании происх. выделение тепла и
окислов азота. Температуру необходимо
поддерживать 55-60°С (максимально до 75°С)
После окончания реакции смесь охлаждается
до 5°С и продукт отфильтровывался.
Отмывался водой со льдом. И
перекристаллизовывается из горячей воды.
Для получения округлых кристаллов можно
перекристаллизовать из спирта или ДМСО. (выход
83-90%)
Существует также метод без выделения
триазолона: К 34.5 мл 88% муравьиной кислоты
добавили 33.45 г семикарбазида гидрохлорида
при комнатной температуре. Затем смесь
нагрели до 65°С при помешивании. После
завершения реакции образования триазолона
гидрохлорида, прилили смесь 100мл конц HNO3
и 20мл H2SO4 и поддерживая
температуру 65°С продержали 1.5-2 ч. Затем
смесь охладили, кристаллы промыли холодной
водой и перекристаллизовали из кипящей
воды. Выход 77%.
a - форма получается при
медленном охлаждении горячего р-ра
нитротриазолона в разл. растворителях. b
- форма получается при перекристаллизации
из метанола или из системы этанол/дихлорметан.
Нитротриазолон кристаллизуется из воды в
виде больших игольчатых кристаллов,
склонных к обр. аггломератов, и
следовательно не могут быть использованы в
литьевых смесях. Для получения сферических
кристаллов также можно провести
кристаллизацию из горячего спирта,
соблюдая опр. режим охлаждения.
Наиболее интересными
производными 1,2,4-триазола также являются:
1) 1,1'-динитро-3,3'-аза-1,2,4 триазол- t разл. 130°С
без плавления. Плотность 1.808 г/см3. Получают
окислением избытком перманганата калия 3-амино-1,2,4
триазола в щел. среде, затем 3,3'-аза-1,2,4
триазол отделяют и нитруют смесью
уксусного ангидрида и конц. HNO3.
Предложен в качестве компонента
газогенерирующих композиций и
безпламенных ракетных топлив.
2) аммониевая соль 3,5 динитро -1,2,4 триазола ADNT
Бесцв. крист, раств в воде (28г/100мл).
Плотность 1.632 г/см3. t пл. 170°С с выделением
аммиака. Давление на фронте дет. волны 26.2
ГПа. Чувств. 59 см при 2.5 кг грузе. Получают
аммонолизом 3,5 динитро -1,2,4 триазола**
. Используется в литьевых эвтектических
смесях с нитратом аммония. Показана
целесообразность применения в боеприпасах
в т.ч. как литьевая основа с другими ВВ (гексоген,
нитрогуанидин и т.п.). Литьевые смеси c мол.
соотн. 2:1 (AN:ADNT) и 1.38:1 (эвтектика t пл. 112°С)
имеют соотв. 25.2 и 27.3 ГПа при 1.59г/см3 и 1.63 г/см3
соотв. Чувствительность 65 см при 2.5 кг грузе.
3) 3-амино-5 -нитро -1,2,4 триазол. ANTA. Лимонно-желтые.
крист, слегка раств в воде. Плотность 1.819 г/см3.
t пл. 238°С с разл. Термоустойчив до t пл. При
повышенных температурах менее подвержен
термическому разложению чем TATB. К удару
практически невосприимчив (как TATB) Теплота
образования 21 ккал/кг по др. данным 61 ккал/моль.
Скорость детонации и давление на фронте дет.
волны (вычисленные для кристаллич.
плотности) 8460м/с и 31.4 ГПа. Предложен в
качестве дешевой альтернативы TATB. На 7%
менее эффективен чем TATB. Может быть получен
восстановлением ADNT с помощью гидразин-гидрата.
* - Можно использовать также сам семикарбазид или гидразоформамид (семикарбазид и гидразоформамид могут быть получены реакцией мочевины с гидразином или его солями) Для облегчения реакции, и возможности использовать менее концентрированную муравьиную к-ту, процесс осуществляют в присутствии катализатора циклизации (алкилсульфоновых к-т или алкилсульфонатов)
**
- 3,5 динитро -1,2,4-триазол (N=C(NO2))2NH
Желтое гигроскопичное кристаллич. вещество.
Хор. растворим в воде, ацетоне и т.п. Сильная
кислота, с металлами, щелочами, некоторыми
орг. в-вами образует чувствительные соли.
Малочувствителен к мех. воздействиям. t пл.
ок. 255°С. Получают окислит. нитрованием 3,5
диамино -1,2,4 триазола (гуаназол - исп. как
гербицид) избытком нитрита натрия в конц. H2SO4.
Другой метод основан на нитровании через
стадию образования диазосоединений без
кислот: 150 г нитрата меди тригидрата
растворили в 900 мл. 40% р-ра нитрита натрия,
смесь нагрели при помешивании до 90°С и
добавили 30 г гуаназола, смесь держали ок.
часа, затем подкислили конц. азотной к-той,
охладили, при перемешивании добавили 300 мл
эфира и подождали до разделения слоев, эфир
слили и выпарили, процедуру повторили
трижды.
Некоторые производные 3,5 динитро -1,2,4-триазола
взрывчаты, и применяются как ВВ, напр.
1-метил-3,5-динитро-1,2,4-триазол - бесцв. крист.
нераств. в воде. Термоустойчив, может
перерабатываться литьем, t пл. ок. 98°С. По
мощности аналогичен тетрилу, но по
чувствительности близок к тротилу.
Плотность 1.68г/см3. Предложен для исп. в
детонаторах вместо тетрила и в литьевых
смесях.
1-(2-нитрозил)- 3,5 динитро -1,2,4-триазол - ВВ
способное заменять тетрил, t пл. 147°С. t пл. 274°С.
Плотность 1.76г/см3.
"СПРАВОЧНИК ПО ВЗРЫВЧАТЫМ ВЕЩЕСТВАМ"
Авторы: Vandal, Kalium, Dikobrazz