Тротил готовится к заслуженной пенсии

Новое взрывчатое вещество

Исследователи из Лос-Аламосской национальной лаборатории и исследовательской лаборатории Армии США разработали новое взрывчатое вещество, которое не взрывается до температуры плавления, позволяя расплавить и придать себе любую форму. Новый материал в перспективе сможет заменить тринитротолуол, известный также как тротил, или тол («Organic Process Research & Development», 2018, doi: 10.1021/acs.oprd.8b00076).

Тринитротолуол был впервые получен в 1863 году немецким химиком Юлиусом Вильбрандом. Однако в желтых кристаллах, достаточно устойчивых, чтобы плавиться без разложения, не сразу разглядели взрывчатое вещество, и пару десятков лет тротил применяли для крашения тканей в радикальный желтый цвет. В 1891 году наконец обнаружили его взрывчатые свойства, а с 1902 года тротил стали применять как бризантное взрывчатое вещество для гражданских и военных нужд. Бризантные – это вторичные взрывчатые вещества, которые, в отличие от инициирующих (первичных), более стабильны и не взрываются от случайных ударов. Способность спокойно переносить плавление и стала основным козырем тринитротолуола, позволившим ему завоевать столь значительную популярность, — его удобно формовать, он не взрывается при производстве. Тем не менее абсолютно безопасным для здоровья тротил назвать нельзя: у работающих с ним развивается анемия, нарушаются функции печени, есть исследования, подтверждающие канцерогенность тринитротолуола. Поэтому ему много раз пытались найти замену.

По словам Дэвида Чавеса, специалиста из Лос-Аламосской национальной лаборатории, исследователи хотели найти вещество менее токсичное, чем тротил, обладающее близкой удельной плотностью энергии и при этом такое же «дружественное» к плавлению, как и тринитротолуол.

Научные исследования Чавеса были посвящены азотсодержащим соединениям — бис-оксадиазолам. На их основе Чавез получал безопасные высокоэнергетические соединения, которые можно использовать как инициаторы взрывчатых веществ.

Объединив усилия с Джессом Сабатини (его работы упоминались в статье «Химия огненного цветка» (см. «Химию и жизнь», 2016, 5), Чавес получил бис(1,2,4-оксадиазол)бис(метилен)динитрат — вещество с удельной энергетической плотностью в полтора раз выше, чем у тринитротолуола. Его также можно плавить и отливать из него изделия нужной формы. Еще один фактор, важный для практического применения, — возможность получать соединение в промышленных масштабах. Сегодня оптимизированный выход бис(1,2,4-оксадиазол)бис(метилен)динитрата составляет 44%, что, конечно, скромно, но лучше, чем 4—5%, которых удавалось достичь в первых экспериментах.

В планах Чавеса и Сабатини — дальнейшая оптимизация условий синтеза и возможность получать килограммовые количества нового вещества, а также его испытания на токсичность плюс специфические тестыдля всех веществ, которые планируют использовать в пиротехнике и взрывном деле.

Эта статья доступна в печатном номере "Химии и жизни" (№ 8/2018) на с. 16 — 17.