Кіріспе
Ацетон пероксиді (/æ//s//ə//'//t//ə//ʊ//n// //p//ɛr/'/ɒ//k//s//aɪ//d//audio=En uk Acetone peroxide. ogg/ сондай-ақ Апекс және шайтанның анасы деп те аталады) – органикалық пероксид және біріншілік жарылғыш зат. Ол ацетон мен сутек пероксидінің реакциясы арқылы сызықтық мономер және циклдік димер, тример және тетрамер түрінің қоспасын құрап шығады. Мономер – диметилдиоксиран. Димер – диацетон дипероксиді (DADP) деп аталады. Тример – триацетон трипероксиді (TATP) немесе трициклдік ацетон пероксиді (TCAP) деп аталады. Ацетон пероксидінің түрі – ақ кристалды ұнтақ, оның таза емес кезде өте күшті иісі (ақтартуға ұқсас) немесе таза болғанда жеміс иісі сезіледі, және ол жылу, үйкеліс, статикалық электр, концентрленген күкірт қышқылы, күшті ультракүлгін сәулелену немесе соққыға ұшырағанда күшті жарылысқа ұшырауы мүмкін. 2015 жылға дейін жарылғыш заттарды анықтау құрылғылары азотсыз жарылғыш заттарды анықтауға бағдарланбаған, себебі 2015 жылға дейін қолданылған жарылғыш заттардың көп бөлігі азот негізді болған. Азоттан мүлдем құралмаған ТАТП 2001 жылдан бері бірнеше террористік шабуылдарда жарылғыш зат ретінде пайдаланылып келеді.
Тарих
Ацетон пероксиді (әсіресе, триацетон трипероксиді) 1895 жылы неміс химигі Рихард Вольфенштейн ашқан. Вольфенштейн ацетон мен сутек пероксидін қосты, содан кейін қоспаны бөлме температурасында бір апта тұрғызды, осы уақыт ішінде кристаллдардың шағын мөлшері түзілді, оның балқу температурасы ... болды. 1899 жылы Адольф фон Бейер мен Виктор Виллигер димердің алғашқы синтезін сипаттап, екі пероксидті синтездеу үшін қышқылдарды қолдануды көрсетті. Бейер мен Виллигер димерді диэтил эфиріндегі ацетонмен калий персульфатын салқындату арқылы дайындады. Эфир қабатын бөлгеннен кейін өнім тазартылып, оның ... температурада еритіні анықталды. Олар тримерді ацетон мен сутек пероксидінің салқындатылған қоспасына тұз қышқылын қосу арқылы дайындауға болатынын тапты. Қосылыстардың молекулалық салмағын анықтау үшін қату температурасының төмендеуін пайдаланып, олар калий персульфаты арқылы дайындалған ацетон пероксидінің димер, ал тұз қышқылы арқылы дайындалған ацетон пероксидінің Вольфенштейннің қосылысы сияқты тример екенін анықтады. Бұл әдістеме және алынған әртүрлі өнімдер 20-шы ғасырдың ортасында Милас және Голубовичпен одан әрі зерттелді.
In 1899, Adolf von Baeyer and Victor Villiger described the first synthesis of the dimer and described use of acids for the synthesis of both peroxides. Baeyer and Villiger prepared the dimer by combining potassium persulfate in diethyl ether with acetone, under cooling. After separating the ether layer, the product was purified and found to melt at They found that the trimer could be prepared by adding hydrochloric acid to a chilled mixture of acetone and hydrogen peroxide. By using the depression of freezing points to determine the molecular weights of the compounds, they also determined that the form of acetone peroxide that they had prepared via potassium persulfate was a dimer, whereas the acetone peroxide that had been prepared via hydrochloric acid was a trimer, like Wolffenstein's compound. Work on this methodology and on the various products obtained, was further investigated in the mid 20th century by Milas and Golubović.
Химия
Ацетон пероксиді химиялық атауы көбінесе циклдік тримерге, сутек пероксиді мен ацетон арасындағы реакцияның нәтижесіне, қышқыл катализделген нуклеофильдік қосылыс арқылы түзілген өнімге қолданылады, бірақ мономерлік және димерлік формалары да мүмкін. Нақтырақ айтқанда, екі димер – біреуі циклдік (C6H12O4), екіншісі тізбекті (C6H14O4), сондай-ақ ашық тізбекті дигидропероксид мономеры (C3H8O4) да түзілуі мүмкін. Реагенттер мен қышқыл катализаторының концентрациясының белгілі бір жағдайларында циклдік тример басты өнім болып табылады. Тетрамерлік ацетон пероксидінің синтезі күмәнді. Бейтарап жағдайда реакция мономерлік органикалық пероксидті тудырады. Триацетон трипероксид 2-пропанолда ауаның қатысуымен ұзақ уақыт тұрғанда пайда болады. Органикалық пероксидтер жалпы сезімтал, қауіпті жарылғыш заттар болып табылады және ацетон пероксидінің барлық түрлері бастама беруге сезімтал. ТАТП жарылыспен ыдырайды; ТАТП-ның жарылыс ыдырауының детонация фронтының шетіндегі зерттеуі негізгі ыдырау өнімдері ретінде ацетон мен озонның түзілуін болжайды, тотығу өнімдерін емес. ТАТП-ның жарылыс ыдырауынан детонация фронтының шетінде өте аз жылу бөлінеді; бұл есептеу талдауы ТАТП ыдырауы энтропиялық жарылыс екенін көрсетеді. Энтропиялық жарылыс туралы мәлімдеме детонация фронтының артындағы оқиғалармен байланыстырылған. 2004 жылғы Dubnikova және авторлар тобының зерттеуі озон, оттегі және реакцияға қабілетті заттардың суға, түрлі оксидтерге және көмірсутектерге соңғы тотығу реакциясы (жануы) бастапқы реакциядан кейін шамамен 180 пс ішінде, детонация толқынының бір микроны ішінде жүзеге асатынын растайды. ТАТП-ның детонациялық кристаллдары соңғы температураға және 80 кбар қысымға жетеді. ТАТП үшін газдардың көлемі 855 л/кг, ал DADP үшін 713 л/кг (гелиймен өлшенген). Газ хроматографиясы/массалық спектрометрия (GC/MS), жоғары өнімді сұйық хроматографиясы/массалық спектрометрия (HPLC/MS) және бағанадан кейінгі дериватизациялаумен HPLC қолданылады. Ацетон пероксиді толуолда, хлороформда, ацетонда, дихлорметан мен метанолда ериді. Бастапқы жарылғыш заттарды қайта кристалдау ішкі кернеуге байланысты спонтанды түрде жарылатын ірі кристаллдарға әкелуі мүмкін.
Өнеркәсіптік пайдалану
Кетон пероксидтері, оның ішінде ацетон пероксиді және метилэтилкетон пероксиді, шыны талшығымен күшейтілген композиттерді жасау кезінде полимерлендіру реакцияларының бастақы заттары ретінде қолданылады, мысалы, силикон немесе полиэстер шайырлары. Осы мақсаттар үшін пероксидтер әдетте органикалық еріткіштегі сұйылтылған ерітінді түрінде болады; метилэтилкетон пероксиді осы мақсатқа жиі қолданылады, себебі ол сақтағанда тұрақты. Ацетон пероксиді ұнды ағарту және "жетілдіру" үшін қолданылады. Ацетон пероксидтері фенол синтезінде қолданылатын кейбір тотығу реакцияларының қосалқы өнімдері болып табылады. Олардың жарылғыш қасиеттеріне байланысты, химиялық процестерде және сынамаларда олардың болуы қауіпті жағдайлар тудыруы мүмкін. Мысалы, триацетон пероксиді ауадағы фотохимиялық тотығу нәтижесінде диизопропил эфирінде табиғи ластаушы зат ретінде кездеседі. Заңсыз МДМА зертханаларында кездейсоқ пайда болуы мүмкін. Олардың пайда болуын азайту үшін pH-ты көбірек сілтілі жағдайға өзгерту, реакция температурасын реттеу немесе олардың түзілуін тежеушілерді қосу сияқты әдістер қолданылады. Бұл зат "әйнек бомбалаушысы" Ричард Ридтің 2016 жылғы Брюссельдегі шабуылдарында, Манчестер аренасындағы жарылыста, 2017 жылғы маусымдағы Брюссельдегі шабуылда, Парсонс Гриндегі жарылыста, Сурабаядағы және 2019 жылғы Шри-Ланкадағы Пасхалық жарылыстарда қолданған жарылғыш заттарының бірі болды. Гонконг полициясы 2019 жылдың шілдесінде Қытайға экстрадициялауға бағытталған заңға қарсы жаппай наразылықтар кезінде қару-жарақ және наразылық материалдарының арасында TATP табылғанын хабарлады. TATP-ның соққы толқынының қысымы TNT-нің 70%-ына тең, ал оң фазалық импульсі TNT-нің 55%-ын құрайды. TATP (0,4 г/см³) Хесс тестісімен өлшенеді, TNT (1,2 г/см³) бризантына шамамен үштен бір бөлігіне ие. TATP террористер үшін тартымды, себебі оны шаш ағарту және тырнақ эмалін кетіру сияқты қолжетімді ингредиенттерден оңай дайындауға болады. 2016 жылға қарай жарылғыш заттарды анықтау құрылғылары TATP-ны анықтау үшін жаңартылды және жаңа түрлері әзірленді. TATP-ның маңызды кемшілігі - оның кездейсоқ жарылысқа жоғары сезімталдығы, бұл заңсыз бомба жасаушылардың арасында жарақаттар мен өлімге әкеледі, сондықтан TATP-ны "Шайтанның анасы" деп атайды. TATP 2017 жылы Барселонада және айналасындағы аудандарда болған террористік шабуылдарға дейін болған кездейсоқ жарылыста табылған. Ірі көлемде TATP синтезі көбінесе ағартқыш немесе жеміс иісі сияқты күшті иіспен байқалады. Бұл иіс киімге және шашқа да сіңіп, жақсы сезіледі; мұндай жағдай 2016 жылғы Брюссельдегі жарылыстарда тіркелген.