СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПЕРХЛОРАТА 5-ГИДРАЗИНОТЕТРАЗОЛРТУТИ (II) Российский патент 2004 года по МПК C01G13/00 

Изобретение относится к области химической технологии энергонасыщенных веществ, в частности к способам получения перхлората 5-гидразинотетразолртути (II), который может быть использован в средствах инициирования в качестве инициирующего взрывчатого вещества, в пленочных зарядах в генераторах плоских ударных волн, в устройствах для обработки материалов энергией взрыва, а также в оптических системах инициирования взрывчатых зарядов.

Перхлорат 5-гидразинотетразолртути (II) [Hg (СН₄N₆)] (ClO₄)₂ имеет следующие характеристики: молекулярная масса 499,577; плотность монокристаллов ~3,45 г/см³; температура вспышки (5 с задержка) около 186°С; энергия активации термораспада ~90,2 кДж/моль; чувствительность к удару (копер Велера) (нижний предел/верхний предел) 60/125 мм; чувствительность к лучу огня огнепроводного шнура (100% срабатывания/100% отказов) 60/150 мм; скорость детонации при плотности 3,4 г/см³ ~6 км/с (расчет); минимальный заряд по гексогену в капсюле-детонаторе №8 ~0,015 г. Перхлорат 5-гидразинотетразолртути (II) негигроскопичен, нерастворим в воде, спирте, ацетоне, алифатических, хлорированных и ароматических углеводородах, растворим в диметилсульфоксиде, окисляется щелочным раствором КМnO₄ до невзрывчатых соединений. Введение в перхлорат 5-гидразинотетразолртути (II) полимеров резко снижает чувстительность составов к механическим воздействиям, что делает их относительно безопасными при транспортировке, хранении и применении (Научно-технический отчет по научно-исследовательской работе "Светочувствительные материалы для светоизделий, используемых в скважинной аппаратуре" / рук. Целинский И.В. СПб: СПбГТИ(ТУ). 2002. с 14.; Илюшин М.А., Целинский И.В., Чернай А.В. Светочувствительные взрывчатые вещества и составы и их инициирование лазерным моноимпульсом. // Российский химический журнал, 1997, №4, с.81-88).

Перхлорат 5-гидразинотетразолртути (II) применяется в индивидуальном виде и в виде составов в смеси с оптически прозрачными полимерами в оптических системах инициирования, как высокосветочувствительное энергоемкое вещество, имеющее низкий порог чувствительности к импульсному лазерному излучению в видимой и ближней ИК - области спектра (длина волны 1,06 мкм).(см. Чернай А.В., Житник Н.Е., Илюшин М.А., Соболев В.В., Фомичев В.В. Патент Украины №17521А, 1997; Илюшин М.А., Целинский И.В. Энергоемкие металлокомплексы в средствах инициирования. // Российский химический журнал, 2001, №1, с.72-78.).

Способ получения перхлората 5-гидразинотетразолртути (II) в литературе не описан.

Перхлорат 5-гидразинотетразолртути (II) имеет брутто-формулу CH₄N₆O₈Cl₂Hg и структурную формулу

Теоретически можно предположить, что для получения перхлората 5-гидразинотетразолртути (II) необходимо взять соединение, содержащее катион ртути (II), и смешать его с 5-гидразинотетразолом или его солью в среде хлорной кислоты

Hg²⁺+2НСlO₄+CН₄N₆ → [Hg(CH₄N₆)](ClO₄)₂+2H^+,

но условия, при которых произойдет взаимодействие, предположить трудно, так как они не известны из уровня техники.

Задачей предлагаемого технического решения является получение перхлората 5-гидразинотетразолртути (II), имеющего соответствующие указанному соединению физико-химические константы и свойства, с выходом целевого продукта не менее 50%.

Поставленная задача решается тем, что способ получения перхлората 5-гидразинотетразолртути (II) заключается в смешивании соединения ртути (II) в виде соли ртути (II) или оксида ртути (II) с 5-гидразинотетразолом или его солью при мольном соотношении 5-гидразинотетразол или его соль: соединение ртути (II), равном (0,8-2,0): 1, в 5-70%-ном растворе хлорной кислоты при температуре 10-70°С, отфильтровывании осадка перхлората 5-гидразинотетразолртути (II), промывке его водой и спиртом и сушке.

Преимущественно в качестве соли ртути (II) используют перхлорат ртути (II).

Способ поясняется примерами его осуществления.

Пример 1.

Навеску 0,32 г (0,001 моль) ацетата ртути (II) (ГОСТ 5509-51, ч.д.а.) присыпают к раствору 0,2 г (0,002 моль) 5-гидразинотетразола (получен восстановлением динатриевой соли 5,5'-азотетразола соляной кислотой с последующим подщелачиванием выпавшего из реакционной массы гидрохлорида 5-гидразинотетразола согласно следующим уравнениям:

по методу, описанному J. Thiele. Ann. 1898. В. 303. S. 57, Т пл.=199°С) в 15 мл 70% хлорной кислоты (ТУ 6-09-2878-84, х.ч.) при температуре 10°С и перемешивании на магнитной мешалке. Осадок перхлората 5-гидразинотетразола выпадает сразу. После перемешивания в течение 10 мин, реакционную массу разбавляют водой. Осадок отфильтровывают, промывают водой и этанолом, сушат. Выход перхлората 5-гидразинотетразола составляет 0,45 г (90% от теор.). Реакция взаимодействия ацетата ртути (II) с 5-гидразинотетразолом может быть представлена в следующем виде: Hg(CH₃COO)₂+2НСlO₄+CH₄N₆ → [Hg(CH₄N₆)](ClO₄)₂+2СН₃СООН.

Вычислено, %: С 2,40; Н 0,81; N 16,82; Cl 14,19; Hg 40,15;

CH₄N₆O₈Cl₂Hg

Найдено, %: С 2,24; Н 0,89; N 16,51; Cl 14,37; Hg 40,34.

Элементный состав [Hg(CH₄N₆)](ClO₄)₂ рассчитан на персональном компьютере (ПЭВМ) по брутто-формуле по программе Mathcad 2000. Содержание элементов в целевом соединении экспериментально определено: углерода, водорода и азота - на полуавтоматическом С,Н,N-анализаторе фирмы "Hewlett-Packard Model 185", хлора - по ГОСТ 10671.7-74, ртути - по ГОСТ 17319-76. Характеристики и свойства полученного перхлората 5-гидразинотетразолртути (II) соответствуют описанным в литературе.

Пример 2.

Навеску 0,22 г (0,001 моль) оксида ртути (II) (ГОСТ 5230-74, ч.д.а.) присыпают к раствору 0,2 г (0,0015 моля) гидрохлорида 5-гидразинотетразола (получен по методу, описанному J, Thiele. Ann. 1898. В. 303. S. 57, Т пл.=178°С) в 15 мл 40% хлорной кислоты (ТУ 6-09-2878-84, х.ч.) при температуре 70°С и перемешивании на магнитной мешалке. Осадок перхлората 5-гидразинотетразола выпадает сразу. После перемешивания в течение 10 мин, реакционную массу разбавляют водой. Осадок отфильтровывают, промывают водой и этанолом, сушат. Выход перхлората 5-гидразинотетразола составляет 0,35 г (70% от теор.). Реакция взаимодействия оксида ртути (II) с гидрохлоридом 5-гидразинотетразола может быть представлена в следующем виде: HgO+2НСlO₄+СH₄N₆НСl → [Hg(CH₄N₆)](ClO₄)₂+Н₂О+НСl.

Вычислено, %: С 2,40; Н 0,81; N 16,82; Cl 14,19; Hg 40,15;

CH₄N₆O₈Cl₂Hg

Найдено, %: С 2,49; Н 0,97; N 16,36; Cl 14,53; Hg 40,47.

Элементный состав [Hg(CH₄N₆)](ClO₄)₂ рассчитан на ПЭВМ по брутто-формуле по программе Mathcad 2000. Содержание элементов в целевом соединении экспериментально определено: углерода, водорода и азота - на полуавтоматическом С,Н,N-анализаторе фирмы "Hewlett-Packard Model 185", хлора - по ГОСТ 10671.7-74, ртути - по ГОСТ 17319-76. Характеристики и свойства полученного перхлората 5-гидразинотетразолртути (II) соответствуют описанным в литературе.

Пример 3.

Навеску 0,34 г (0,001 моль) азотнокислой ртути (II) одноводной (ГОСТ 4520-78, х.ч.) присыпают к раствору 0,08 г (0,0008 моль) 5-гидразинотетразола (получен по методу, описанному J. Thiele. Ann. 1898. В. 303. S. 57, Т пл.=199°С) в 15 мл 5% хлорной кислоты (ТУ 6-09-2878-84, х.ч.) при температуре 40°С и перемешивании на магнитной мешалке. Осадок перхлората 5-гидразинотетразола выпадает сразу. После перемешивания в течение 10 мин, реакционную массу разбавляют водой. Осадок отфильтровывают, промывают водой и этанолом, сушат. Выход перхлората 5-гидразинотетразола составляет 0,27 г (68% от теор.). Реакция взаимодействия азотнокислой ртути (II) одноводной с 5-гидразинотетразолом может быть представлена в следующем виде: Hg(NO₃)₂H₂O+2НСlO₄+CH₄N₆ → [Hg(CH₄N₆)](ClO₄)₂+2HNO₃+Н₂О.

Вычислено, %: С 2,40; Н 0,81; N 16,82; Cl 14,19; Hg 40,15;

CH₄N₆O₈Cl₂Hg

Найдено, %: С 2,15; Н 0,92; N 16,48; Cl 14,45; Hg 40,38.

Элементный состав [Hg(CH₄N₆)](ClO₄)₂ рассчитан на ПЭВМ по брутто-формуле по программе Mathcad 2000. Содержание элементов в целевом соединении экспериментально определено: углерода, водорода и азота - на полуавтоматическом С,Н,N-анализаторе фирмы "Hewlett-Packard Model 185", хлора - по ГОСТ 10671.7-74, ртути - по ГОСТ 17319-76. Характеристики и свойства полученного перхлората 5-гидразинотетразолртути (II) соответствуют описанным в литературе.

Таким образом, заявляемый способ позволяет получать перхлорат 5-гидразинотетразол ртути (II), отвечающий химической брутто-формуле CH₄N₆O₈Cl₂Hg и имеющий соответствующие ей свойства, с выходом целевого продукта не менее 50%.

Изобретение относится к области неорганической химии, в частности к способам получения соединений ртути (II), используемых в качестве инициирующего взрывчатого вещества, в пленочных зарядах генераторов плоских ударных волн и др. Результат изобретения - получение перхлората 5-гидразинотетразолртути (II) с выходом целевого продукта не менее 50%. Смешивают соединения ртути (II) в виде соли ртути (II) или оксида ртути (II) с 5-гидразинотетразолом или его солью в 5 - 70%-ном растворе хлорной кислоты при температуре 10-70°С. Мольное соотношение 5-гидразинотетразол или его соль: соединение ртути (II) равно (0,8-2,0): 1. Осадок перхлората 5-гидразинотетразолртути (II) отфильтровывают. Промывают его водой и спиртом и сушат. В качестве соли ртути (II) используют перхлорат ртути (II). 1 з.п. ф-лы.

1. Способ получения перхлората 5-гидразинотетразолртути (II), заключающийся в смешивании соединения ртути (II) в виде соли ртути (II) или оксида ртути (II) с 5-гидразинотетразолом или его солью при мольном соотношении 5-гидразинотетразол или его соль : соединение ртути (II), равном (0,8÷2,0) : 1, в 5÷70%-ном растворе хлорной кислоты при температуре 10÷70°С, отфильтровывании осадка перхлората 5-гидразинотетразолртути (II), промывке его водой и спиртом и сушке.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве соли ртути (II) используют перхлорат ртути (II).