Synteza Heksanitrostilbenu (HNS) Agnieszka Wizner Bogumiła Łapińska Agnieszka Naporowska Rafał Bogusz Maciej Wiatrowski Opiekun pracy: dr inż. Paweł MaksimowskiZakład Materiałów Wysokoenergetycznych WSTĘP I CEL PRACY Schematy ideowe Porównanie obu metod: Heksanitrostilben jest kruszącym materiałem wybuchowym, który odznacza się wysoką termoodpornością. Obecnie na skalę przemysłową jest produkowany w Szwecji. Ze względu na swoje właściwości był wykorzystywany do wykonywania odwiertów głębinowych w przemyśle naftowym i gazowym. Celem naszej pracy jest omówienie opisanych w literaturze sposobów otrzymywania heksanitrostilbenu, a następnie wybór i opisanie wybranego przez nas procesu produkcji tegoż związku W HNS wystepują tylko dwa „rodzaje” protonów (wodorów) dlatego obserwujemy tylko dwa niezależny od siebie piki. Jeden proton jest przy pierścieniu, a drugi przy grupie olefinowej. Odległość między protonami powoduje brak oddziaływań na siebie protonów i rozszczepień pików. Intensywność pików wskazuje, że protony przy pierścieniu to te przy 9 ppm, natomiast protony olefinowe znajdują się przy 7 ppm (mierzonej względem TMS). Na tym widmie wyraźnie widać już 5 a nie 2 piki, gdyż węgle występujące w HNS można bardzo prosto podzielić na 5 grup, które będą dawały sygnały. Metody otrzymywania HNS 1)Reakcje TNT z podchlorynem sodu w układzie homofazowym 2)Reakcje TNT z podchlorynem sodu w układzie heterofazowym Ad.1) Shipp-Kaplan: Reakcja TNT z podchlorynem sodu w układzie homofazowym (U.S. Patent 5,023,386) Jest to pierwsza metoda syntezy HNS opisana w literaturze, opracowana przez panią Kathryn Shipp. Opiera się na na reakcji TNT z podchlorynem sodu w mieszaninie rozpuszczalników Tetrahydrofuran/metanol w temperaturze 15⁰C. Czysty HNS przemywany jest acetonem w celu usunięcia zanieczyszczeń. Niska wydajność – 30-35% oraz duża ilość produktów ubocznych trudnych do oddzielenia od HNS jest zdecydowaną wadą tej metody. Zalety – prosta aparatura, tanie odczynniki, łagodne warunki prowadzenia procesu. Ad.2) Reakcja TNT z pochlorynem sodu w układzie heterofazowym (U.S. Patent 4,199,532) Przy prowadzeniu tego typu reakcji (woda – rozpuszczalnik organiczny) wykorzystywany jest katalizator przeniesienia międzyfazowego. Wzór ogólny takiego katalizatora: Gdzie: X- jon halogenowy, preferowany chlorek lub bromek R1,R2,R3,R4 – jednowalencyjne węglowodory Wydajność reakcji – 42,5% W syntezie HNS można wyróżnić dwa etapy: 1 – egzotermiczna reakcja TNT z NOCl do TNBCl (trinitrochlorku benzylu) z mieszaniem trwająca krócej niż 4 min 2 – dwu godzinna reakcja TNBCl z roztworem podchlorynu (NaOCl/NAOH), w wyniku której wytrąca się stały produkt – HNS Najlepszą selektywność otrzymuje się utrzymując temperaturę mieszania w pierwszym etapie poniżej 15⁰C i pH w drugim etapie ok. 10. Podczas tej reakcji możliwe jest otrzymanie dwóch produktów – heksanitrostilbenu (HNS ) poprzez dodanie TNT do NOCl oraz heksanitrodibenzenu (HNDB) dodając NOCl do TNT. Wydajność literaturowa w pierwszym przypadku – 40-45%, w drugim – 80%. a) wybrana metoda: b) 2 metoda syntezy : MetodaZaletyWady utlenianie wobec siarczanu miedzi II  Zdecydowanie lepsza wydajność (do 80%)  Krótszy czas prowadzenia reakcji (30min)  Jednoetapowy proces  Mniejsza ilość odpadów  Łatwiejsze przemywanie surowego produktu  Bezwodne warunki prowadzenia reakcji  Droższy rozpuszczalnik  Trudny do usunięcia metal z katalizatora (Cu) układ heterofazo wy  Ekologiczny proces – eliminacja lotnych rozpuszczalników  Tańszy rozpuszczalnik, łatwy do odzyskania  Dość niska wydajność (ok. 40%)  Dłuższy czas prowadzenia reakcji (120min)  Trudny do przemycia produkt  TEBA – trudny do usunięcia i drogi w utylizacji