四硝基甲烷
四硝基甲烷（英語：Tetranitromethane，簡稱TNM）是一種分子式為C(NO2)4的強氧化劑。它屬於硝基化合物，分子中四個硝基直接連接在碳原子上。
| 四硝基甲烷[1] | |||
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| IUPAC名 Tetranitromethane | |||
| 別名 | TNM Tetan | ||
| 識別 | |||
| CAS號 | 509-14-8 
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| ChemSpider | 13842838 | ||
| SMILES |
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| InChI |
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| InChIKey | NYTOUQBROMCLBJ-UHFFFAOYAA | ||
| UN編號 | 1510 | ||
| RTECS | PB4025000 | ||
| KEGG | C19300 | ||
| 性質 | |||
| 化學式 | CN4O8 | ||
| 莫耳質量 | 196.04 g·mol⁻¹ | ||
| 外觀 | 淺黃色液體 | ||
| 密度 | 1.623 g/cm3 | ||
| 熔點 | 13.8 °C（287 K） | ||
| 沸點 | 126 °C（399 K） | ||
| 危險性 | |||
歐盟危險性符號 氧化性 O 有毒 T | |||
| 警示術語 | R：R8 R23/24/25 R36/38 R45 | ||
| 安全術語 | S：S17 S45 | ||
| MSDS | ICSC 1468 | ||
| NFPA 704 |
 1
3
2
OX
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| 相關物質 | |||
| 相關化學品 | 硝基甲烷 三硝基甲烷 六硝基乙烷 | ||
| 若非註明，所有數據均出自標準狀態（25 ℃，100 kPa）下。 | |||
用途
四硝基甲烷曾被研究用作液態推進火箭中的氧化劑，但高熔點使其不適用於此用途；此外，儘管純四硝基甲烷不能發生爆炸，它的爆炸敏感性卻會因其中可被氧化的雜質（如防凍劑）而顯著增加。因此它完全不能用作推進劑。[2] 在實驗室中四硝基甲烷則被用來檢測碳碳雙鍵及用作硝化劑。它還曾被用來提高柴油的十六烷值。[3]
合成
四硝基甲烷在1857年由氰乙醯胺的鈉鹽與硝酸反應而首次製得。[4]
實驗室中可用無水硝酸硝化乙酸酐製取四硝基甲烷（Chattaway法）。[5] 這種方法在20世紀50年代曾被Nitroform公司在美國新澤西州紐瓦克用於工業生產，但這座化工廠在1953年的一次爆炸事故中被完全摧毀。[6]
四硝基甲烷的首次大規模工業生產則要追溯到第二次世界大戰：德國人將其用於提高柴油的十六烷值。這種方法改進了前一種方法，採用乙酸而不是乙酸酐與硝酸反應。[7] 投入生產的數周之後，已有約10噸的四硝基甲烷被合成出來。但是，由於昂貴的相關費用，這種生產方式在二戰之後不再被使用。[8]
目前商業用四硝基甲烷則是以乙炔為原料通過一種更經濟的方法合成的。[9] 含硝酸汞的硝酸首先被乙炔還原得到三硝基甲烷（硝仿）與含二氧化碳和氮氧化物的廢氣（氮氧化物被吸收塔收集起來）；製得的三硝基甲烷隨後與硝酸及濃硫酸加熱反應得到四硝基甲烷。用這種方法能夠實現高達90%（基於原料硝酸）的提純前產率。[10]
安全性
純四硝基甲烷完全無法發生爆炸——即使用10g特屈兒引爆也是如此。然而它的爆炸敏感性卻會因其中的雜質而顯著增加，哪怕只有十分少的量。按化學計量比加入的四硝基甲烷能與燃料形成具有極強爆炸性的混合物，其中許多的爆炸威力甚至超過了硝化甘油。[11] 在高pH的環境下四硝基甲烷會與水氣反應生成三硝基甲烷，後者易與金屬反應生成不穩定且易爆的鹽。
四硝基甲烷具有高毒性。人體吸入2.5g/kg的四硝基甲烷即可引起高鐵血紅蛋白症、肺水腫，以及對肝、腎和中樞神經系統的損害。它還被懷疑是一種人類致癌物。[12]
參考資料
- ^ Merck Index, 11th Edition, 9164.
- ^ J. G. Tschinkel. Tetranitromethane as Oxidizer in Rocket Propellants. Industrial and Engineering Chemistry. 1956, 48 (4): 732. doi:10.1021/ie50556a022.
- ^ K. V. Altukhov, V. V. Perekalin. The Chemistry of Tetranitromethane. Russian Chemical Reviews. 1976, 45 (11): 1052–1066. doi:10.1070/RC1976v045n11ABEH002759.
- ^ L. N. Shishkov. Sur la constitution de l'acetic fulminique et un nouvelle serie de corps derives de l'acide acetique. Annales de chimie et de physique. 1857, 49 (11): 310 [2012-08-13]. （原始內容存檔於2012-02-17）.
- ^ Org. Syn. Coll. Vol. III, 1955, 803.
- ^ Mahoney vs Nitroform Co., 114 A.2d 863 (NJ Appellate Div 1955).
- ^ F. D. Chattaway. A simple method of preparing tetranitromethane. Journal of the Chemical Society. 1910, 97: 2099–2102. doi:10.1039/CT9109702099.
- ^ K. F. Hager. Tetranitromethane. Industrial and Engineering Chemistry. 1949, 41 (10): 2168–2172. doi:10.1021/ie50478a028.
- ^ K. J. P. Orton, P. V. McKie. The action of nitric acid on unsaturated hydrocarbons. The action of nitric acid on acetylene. Journal of the Chemical Society. 1920, 117: 283–297. doi:10.1039/CT9201700283.
- ^ Urbanski, Tadeusz. Chemistry and Technology of Explosives I. Pergamon Press. 1964: 589–594.
- ^ Urbanski, Tadeusz. Chemistry and Technology of Explosives I. Pergamon Press. 1964: 593. LCCN 83002261.
- ^ National Toxicology Program. Report On Carcinogens – Twelfth Edition – 2011 – Tetranitromethane (PDF). National Toxicology Program. [2012-08-14]. （原始內容 (PDF)存檔於2013-01-31）.