熵炸藥的合成機(jī)理探討

左桂宇

(懷化市第三中學(xué)，湖南 懷化 418000)

概述：

三過氧化三丙酮(英文：Triacetonetriperoxide，簡稱TATP)，又稱“熵炸藥”。爆炸反應(yīng)不是燃燒反應(yīng)，能量改變不大，是由于生成大量氣態(tài)小分子導(dǎo)致熵增加的反應(yīng)，因而稱為“熵炸藥”。分子為環(huán)形結(jié)構(gòu)，略帶酸味的白色晶體，不溶于水。有丙酮、過氧化氫在催化劑下低溫合成。只要很少量就可以爆炸的危險物品，曾用于恐怖襲擊。

TATP是一種猛烈炸藥，對于火焰、熱、沖擊和摩擦很敏感，適用于做起爆藥和底火。其結(jié)構(gòu)式為：

它是無煙的，爆炸時不發(fā)光，也不會找到燃燒的痕跡。

性質(zhì)：

TATP是含過氧化基(-O-O-)的有機(jī)物，易揮發(fā)，不溶于水，易溶于有機(jī)溶劑。根據(jù)資料和研究表明，TATP是一種十分奇特的爆炸物，在爆炸時不產(chǎn)生熱量，爆炸時不需氧化劑，被稱為“熵炸藥”。

合成探究：

乙醛(CH3CHO)無色易流動液體，有刺激性氣味，可以氧化成乙酸：

乙酸(CH3COOH)俗名醋酸，含有(羧基)可以在氫鍵作用下形成環(huán)裝的二聚體，如圖所示：

且乙醛易發(fā)生三聚反應(yīng)而不易發(fā)生銀鏡反應(yīng)，對此展開研究：

三聚反應(yīng)機(jī)理：

猜想：羰基分為醛羰基和酮羰基，醛基可以看成是有特殊的羰基，乙醛中的醛基與丙酮中的羰基有類似的性質(zhì)，由此推測丙酮在一定條件下也能發(fā)生三聚反應(yīng)(或二聚)，如圖所示：

過氧乙酸(CH3COOH)溶于水、醇、醚、硫酸。屬于強(qiáng)氧化劑，極不穩(wěn)定有爆炸性，過氧乙酸是乙醛氧化成醋酸時的中間產(chǎn)物。

乙酸可以與過氧化氫在濃硫酸作用下生成過氧乙酸。

過氧化氫(H2O2)過氧化物，粘性比水稍高，有弱酸性。有機(jī)化學(xué)中，過氧化氫常用作氧化劑，反應(yīng)時，過氧化鏈保留并轉(zhuǎn)移到另一分子上生成新的過氧化物。

過氧化氫可以自發(fā)分解歧化生成水和氧氣。

一般認(rèn)為堿性條件下，過氧化氫按照以下機(jī)理分解

對于反應(yīng)：

一般認(rèn)為是類似于酯化反應(yīng)機(jī)理進(jìn)行反應(yīng)。

但過氧化氫在堿性條件下利于分解，故只是類似于酯化反應(yīng)，真正機(jī)理應(yīng)為拜耳-維立格氧化重排反應(yīng)機(jī)理進(jìn)行反應(yīng)，如圖所示：

拜耳-維立格氧化重排反應(yīng)是酮在過氧化物氧化下，在羰基和一個鄰近烴基之間引入一個氧原子得到的反應(yīng)。針對上述對于乙醛的三聚反應(yīng)，以及過氧乙酸的氧化機(jī)理的探討，可以發(fā)現(xiàn)丙酮發(fā)生類似的反應(yīng)之后生成三過氧化三丙酮。

反應(yīng)機(jī)理：

過程分析：

在發(fā)生拜耳-維立格氧化重排反應(yīng)的時候，由于氧的吸引電子能力強(qiáng)，使得共用電子對偏向于氧，導(dǎo)致生成分子之間發(fā)生聚合，最后合成三過氧化三丙酮。

在聚合過程中會發(fā)生副反應(yīng)形成二聚體：

結(jié)構(gòu)分析：

在過氧化氫分子中的過氧化基夾腳為95度，面夾腳為112度，所以三過氧化三丙酮中的-C-O-O-C-不在一個平面上。

[1]吳洪達(dá)，黃映.過氧化氫的分解反應(yīng).

[2]許建英.TATP炸藥的研制及檢驗(yàn).