Новости химической науки > Сокристаллизация дает менее опасные взрывчатые вещества

Исследователи из Университета Мичигана использовали совместную кристаллизацию для комбинации двух взрывчатых веществ и получения менее опасного материала, вероятность взрыва которого от случайного удара значительно меньше.

Руководитель исследования Адам Матцгер (Adam Matzger) отмечает, что в его группе впервые было исследована совместная кристаллизация как способ получения новых энергетических материалов – соединений, способных высвобождать значительное количество химической энергии при превращении. Метод совместной кристаллизации успешно применяется в фармацевтической промышленности для получения новых лекарственных форм.

Тринитротолуол и CL-20. (Рисунок из Angew. Chem. Int. Ed., 2011, DOI: 10.1002/ange.201104164)

В конце прошлого года исследователи из группы Матцгера уже сообщали о получении семнадцати 2,4,6-тринитротолуолсодержащих материалов с помощью метода совместной кристаллизации [1]. Однако Матцер отмечает, что хотя прежние работы показали возможность применения совместной кристаллизации для получения взрывчатых веществ, полученные материалы отличались незначительной взрывчатой силой, поскольку комбинация энергетических соединений, подобных тринитротолуола с «балластом» понижает взрывчатую силу итогового материала, который уже не может использоваться в качестве взрывчатого вещества.

В новой работе исследователи сообщают о комбинации двух энергетических материалов в молярном соотношении 1:1. В качестве исходных веществ для сокристаллизации были использованы тринитротолуол и другое взрывчатое вещество – CL-20 (2,4,6,8,10,12-гексанитро-2,4,6,8,10,12-гексаазаизовюрцитан) [2]. По словам исследователей такое соотношение было найдено путем проб и ошибок, хотя при выбранном соотношении компонентов их сокристаллизация протекает с большой скоростью, несмотря на то, что строение веществ не могло снабдить исследователей очевидными прогнозами о характере их межмолекулярного взаимодействия.

Матцер отмечает, что в его группе впервые было показано, что алифатические соединения с высокой степенью нитрования способны к совместной кристаллизации. Движущей силой совместной кристаллизации является образование водородных связей между водородом фрагментов C-H и кислородом нитрогрупп, а также зарядовое взаимодействие электрононедостаточного ароматического кольца тринитротолуола и нитрогрупп CL-20.

По словам Матцера, продукт совместной кристаллизации комбинирует в себе дешевизну и стабильность тринитротолуола с взрывчатой силой CL-20. Взрывчатая сила материала, хотя и уступает взрывчатой силе чистого CL-20, но превосходит взрывчатую силу чистого тринитротолуола, материал также примерно вдвое устойчивее к ударной детонации, чем чистый CL-20.

Йон Майеншайн (Jon Maienschein), директор Центра Энергетических Материалов Национальной лаборатории Лоуренса Ливермора США заявляет, что работа интересна, однако он не уверен, что материал Матцера действительно представляет собой первый пример совместной кристаллизации двух энергетических материалов. Он добавляет, что работа Матцера бесспорно хороша для теоретической химии, которой занимаются в университетах, однако исследователи не смогли определить большое количество характеристик взрывчатых веществ, тех, которые определять в условиях «университетской химии» не всегда возможно, а зачастую – и небезопасно.

Майеншайн говорит, что исследователи из Мичигана получили интересный материал нового класса , обладающий интересными свойствами, но практическую пригодность этого материала еще предстоит доказать.

[1] Cryst. Growth Des. 2010, 10, 5341 (DOI: 10.1021/cg101300n); [2] Angew. Chem. Int. Ed., 2011, DOI: 10.1002/ange.201104164

метки статьи: #кристаллохимия, #новые материалы, #органическая химия, #физическая химия, #химическая технология