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三過氧化三丙酮

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三過氧化三丙酮
IUPAC名
3,3-Dimethyl-1,2-dioxacyclopropane
单体
3,3,6,6-Tetramethyl-1,2,4,5-tetraoxacyclohexane
二聚体
3,3,6,6,9,9-Hexamethyl-1,2,4,
5,7,8-hexaoxacyclononane
三聚体
3,3,6,6,9,9,12,12-Octamethyl-1,2,4,
5,7,8,10,11-octaoxacyclododecane
四聚体
别名 過氧化三環丙酮
识别
CAS号 17088-37-8  ✓
PubChem 536100
ChemSpider 3582942
SMILES
InChI
InChIKey ZTLXICJMNFREPA-UHFFFAOYAS
性质
化学式 C6H12O4(二聚体)
C9H18O6(三聚体)
摩尔质量 148.157 g/mol(二聚体)
222.24 g/mol(三聚体) g·mol⁻¹
外观 白色晶体
熔点 91 °C(364 K)
沸点 97-160 °C(370-433 K)
溶解性 不溶於水
危险性
主要危害 爆炸
爆炸性
撞击感度 高 / 潮湿时适中
摩擦感度 高 / 潮湿时适中
爆速 6168 m/s(1.272g·cm-3
17,384 ft/s
3.29 英里
相对当量系数 0.83
若非注明,所有数据均出自标准状态(25 ℃,100 kPa)下。

三過氧化三丙酮(英語:Triacetone triperoxide简称TATP)或過氧化三環丙酮俗稱撒旦之母,是一種有機過氧化物起爆藥二甲基过氧化酮的閉環三聚體,起爆力介於雷汞疊氮化鉛之間。嗅若丙酮白色細膩晶體,不溶於水,但溶於氯仿有機溶劑

曾考慮用作雷管裝藥,但因其易於昇華的特性(於室溫放置兩週,質量損失可達66%)兼高機械感度,在商業與軍事上並未得到廣泛應用。

作為一種不含氮元素爆炸物,TATP可以欺騙過時的安檢措施。TATP被認為曾用作多起黑社會活動及恐怖襲擊爆炸物,如倫敦地鐵爆炸案2015年11月巴黎襲擊事件2016年布鲁塞尔连环爆炸案由於製作原料極容易得到,即使在對爆炸品作嚴格管制的地方亦能夠合成。TATP感度極高,輕微摩擦、碰撞都可能引起爆炸,因此在非專業人士及低品質安全管控的情況下合成,非常容易發生意外。

歷史

TATP于1895年由德國化學家Richard Wolfenstein發現,他是第一個用無機酸作催化劑的化學家,也是第一個因用過氧化氫合成炸藥而獲得專利的研究者。

1899年,阿道夫·冯·拜尔维克多·维立格報導由拜耳-維立格氧化反應製備二聚及多聚過氧化丙酮。20世紀中,基於上述方案,Milas與Golubović對此作了進一步研究。

化學性質

丙酮過氧化物通常代指它的閉環三聚體tri-cyclic acetone peroxide(TCAP,過氧化三環丙酮)。多通過雙氧水丙酮於酸性條件下的親核加成製備——此時產物以TCAP為主,伴生有AP單體(C3H8O4)、開環(C6H14O4)及閉環二聚體(C6H12O4)。濾得產物後以冰水洗滌至中性,經丙酮重結晶即得純品。

TATP的合成。

通過改變反應條件和催化劑濃度,主產物亦發生改變——例如以錫鹽為催化劑時,產物將以閉環四聚體tetrameric acetone peroxide為主;在中性條件下,反應以AP為主產物。

四聚過氧化丙酮。

受化學鍵間巨大的角張力影響,AP的單體及二聚體遠不如其三聚體性質穩定。

TATP受強熱即发生爆炸性分解。燃烧时的反应为:

2 C9H18O6 + 21 O2 → 18 H2O + 18 CO2

當TATP遭受強烈衝擊時,則發生被稱為熵爆炸(entropic explosion)的劇烈分解,此時反應產物主要為丙酮和氧氣,且僅釋放出極少的熱量:

C9H18O6O3 + 3C3H6O(丙酮)
2 C9H18O6 → 3O2 + 6 C3H6O(丙酮)

约兩克以下的TATP在開放條件下可以燃燒,兩克以上的TATP通常會爆炸,較小質量會在輕微密閉的條件下爆炸。完全乾燥的TATP比新制的,還含有丙酮和水的更容易爆炸

工業應用

涵括過氧化甲乙酮過氧化苯甲酰和TATP在內的有機過氧化物可用作樹脂生產中聚合反應的引發劑——通常將它們以稀溶液的形式加入有機介質中。出於安定性考慮,前二者的應用較TATP更為頻繁。

TATP與過氧化苯甲酰亦用於漂白麵粉並改善其口感。

工業上常通過調升pH值,調整反應體系溫度而減少TATP的產生。在諸如生產苯酚的工藝流程中,作為副產物產生的TATP可能會帶來潛在的安全風險。

事件

2005年7月7日08:50至09:47的伦敦地铁爆炸案中,恐怖分子使用的炸药以三過氧化三丙酮為原料,其原理是它在爆炸时并不会产生任何火焰。因为只需很少的能量就可引发炸药爆炸。且这个过程并非氧化反应而是一个分解过程。在这个过程中,TATP分子释放出丙酮,使联在一起的氧原子散开,形成氧气和臭氧。这个过程释放出的能量足可使另一个分子发生化学反应,维持了反应的连续发生。新增的氧氣和產生的熱力也會令三過氧化三丙酮燃燒,產生更多氣體,这就是TATP会发生爆炸的原因。在不到一秒钟内,仅几百克的TATP就可产生成百上千升气体而引起爆炸,造成52人死亡。

2021年7月5日,香港警察於尖沙咀一間賓館中搜出三過氧化三丙酮。事件造成年齡介乎15至39歲的5男4女,以涉嫌違反港區國安法第24條「串謀策劃使用炸彈、意圖造成社會危害活動罪」被捕,無人傷亡。

參考文獻

外部链接


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