Азид
В химии азид анион ( / ˈeɪ z aɪ — d / , AY -zyd ) линейный , многоатомный с формулой N − 3 и структура − Н=Н + =Н − . Это сопряженное основание азотистоводородной кислоты. ХН 3 . Органические азиды – это органические соединения формулы RN 3 , содержащий азидную функциональную группу . [1] Преобладающее применение азидов - в качестве пропеллента в подушках безопасности . [1]
Подготовка
[ редактировать ]Азид натрия получают в промышленности реакцией закиси азота . N 2 O с амидом натрия NaNH 2 в жидком аммиаке в качестве растворителя: [2]
- N 2 O + 2 NaNH 2 → NaN 3 + NaOH + NH 3
Многие неорганические азиды можно получить прямо или косвенно из азида натрия. Например, азид свинца , используемый в детонаторах , может быть получен в результате реакции метатезиса между нитратом свинца и азидом натрия. Альтернативный путь — прямая реакция металла с азидом серебра, растворенным в жидком аммиаке. [3] Некоторые азиды получают обработкой карбонатных солей азотистоводородной кислотой .
Склеивание
[ редактировать ]Азид изоэлектронен . углекислому газу CO 2 , цианат ОКН − , закись азота N 2 O , ион нитрония NO + 2 , молекулярный фторид бериллия BeF 2 и фторид циана FCN. Согласно теории валентной связи , азид может быть описан несколькими резонансными структурами ; важным является то, что Н − =Н + =Н −
Реакции
[ редактировать ]Азидные соли могут разлагаться с выделением газообразного азота. Температуры разложения азидов щелочных металлов составляют: NaN 3 (275 °С), КН 3 (355 °С), RbN 3 (395 °С) и ЦСН 3 (390 °С). Этот метод используется для получения сверхчистых щелочных металлов: [4]
- 2 MN 3 2 М + 3 Н 2
Протонирование солей азидов дает токсичную азотистоводородную кислоту в присутствии сильных кислот:
- ЧАС + + Н − 3 → НН 3
Азид как лиганд образует многочисленные азидные комплексы переходных металлов . Некоторые такие соединения более чувствительны к ударам.
Описано множество неорганических ковалентных азидов (например, азиды хлора, брома и йода). [5]
Азид-анион ведет себя как нуклеофил; он подвергается нуклеофильному замещению как в алифатических, так и в ароматических системах. Он реагирует с эпоксидами, вызывая раскрытие кольца; по типу Михаэля он подвергается сопряженному присоединению к 1,4-ненасыщенным карбонильным соединениям. [1]
Азиды можно использовать в качестве предшественников нитридокомплексов металлов , вызывая их высвобождение. N 2 , образующий металлокомплекс в необычных степенях окисления (см. Железо высоковалентное ).
Утилизация
[ редактировать ]Азиды разлагаются с нитритными соединениями, такими как нитрит натрия, при подкислении. Это метод разрушения остаточных азидов перед их утилизацией. [6] При этом образуются азот, оксиды азота и гидроксиды:
- 3 Н - 3 + НЕТ - 2 + 2 Ч 2 О → 5 Н 2 + 4 ОН −
- N − 3 + 7 NO − 2 + 4 H 2 O → 10 NO + 8 OH −
Приложения
[ редактировать ]Ежегодно производится около 251 тонны азидсодержащих соединений, основной продукт — азид натрия. [7] Азид натрия NaN 3 — топливо в автомобильных подушках безопасности . Он разлагается при нагревании с образованием газообразного азота, который используется для быстрого расширения воздушной подушки: [7]
- 2 NaN 3 → 2 Na + 3 N 2
Азиды тяжелых металлов, такие как азид свинца , Pb(N 3 ) 2 , являются ударочувствительными детонаторами, которые разлагаются на соответствующий металл и азот, например: [8]
- Pb(N 3 ) 2 → 2 Pb + 3 N 2
Азид серебра AgN 3 и азид бария Ba(N 3 ) 2 используются аналогично. Некоторые органические азиды являются потенциальными ракетными топливами, например 2-диметиламиноэтилазид (ДМАЗ). (СН 3 ) 2 НСН 2 СН 2 N 3 .
Азидная функциональная группа обычно используется в клик-химии .
Безопасность
[ редактировать ]Азиды – эксплозофоры. [9] [10] и яды. Азид натрия столь же токсичен, как и цианид натрия (при пероральной дозе 50 мг/кг для крыс), и может всасываться через кожу. Азиды тяжелых металлов , такие как азид свинца, представляют собой первичные бризантные взрывчатые вещества, которые взрываются при нагревании или встряхивании. Азиды тяжелых металлов образуются при растворах азида натрия или Пары HN 3 вступают в контакт с тяжелыми металлами или их солями. Азиды тяжелых металлов могут накапливаться при определенных обстоятельствах, например, в металлических трубопроводах и на металлических компонентах различного оборудования ( роторных испарителях , сублимационном оборудовании, охлаждающих ловушках, водяных банях, канализационных трубах) и, таким образом, приводить к сильным взрывам.
См. также
[ редактировать ]- Пентазениум
- Пентазолат ( цикло -N - 5 )
Ссылки
[ редактировать ]- ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б с С. Брезе; К. Гил; К. Кнеппер; В. Циммерманн (2005). «Органические азиды: взрывное разнообразие уникального класса соединений». Angewandte Chemie, международное издание . 44 (33): 5188–5240. дои : 10.1002/anie.200400657 . ПМИД 16100733 .
- ^ Гринвуд, Норман Н .; Эрншоу, Алан (1997). Химия элементов (2-е изд.). Баттерворт-Хайнеманн . п. 433. ИСБН 978-0-08-037941-8 .
- ^ Мюллер, Томас Г.; Карау, Фридрих; Шник, Вольфганг; Краус, Флориан (2014). «Новый путь к азидам металлов». Прикладная химия . 53 (50): 13695–13697. дои : 10.1002/anie.201404561 . ПМИД 24924913 .
- ^ Донгес, Э. (1963). «Щелочные металлы». В Брауэр, Г. (ред.). Справочник по препаративной неорганической химии . Том. 1 (2-е изд.). Нью-Йорк: Академическая пресса. п. 475.
- ^ IC Tornieporth-Oetting и TM Klapötke (1995). «Ковалентные неорганические азиды». Angewandte Chemie International Edition на английском языке . 34 (5): 511–520. дои : 10.1002/anie.199505111 .
- ^ Комитет по разумной практике обращения, хранения и утилизации химикатов в лабораториях, Совет по химическим наукам и технологиям, Комиссия по физическим наукам, математике и приложениям, Национальный исследовательский совет (1995). Благоразумная практика в лаборатории: обращение с химикатами и их утилизация . Вашингтон, округ Колумбия: Издательство Национальной академии . ISBN 0-309-05229-7 .
{{cite book}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ) - ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б Йобелиус, Хорст Х.; Шарфф, Ханс-Дитер (2005). «Гидразойная кислота и азиды». Энциклопедия промышленной химии Ульмана . Вайнхайм: Wiley-VCH. дои : 10.1002/14356007.a13_193 . ISBN 3527306730 .
- ^ Шрайвер; Аткинс. Неорганическая химия (5-е изд.). Нью-Йорк: WH Freeman and Company. п. 382.
- ^ Трейтлер, Дэниел С.; Люнг, Саймон (2 сентября 2022 г.). «Насколько опасно или слишком опасно? Взгляд на азидохимию» . Журнал органической химии . 87 (17): 11293–11295. дои : 10.1021/acs.joc.2c01402 . ISSN 0022-3263 . ПМИД 36052475 . S2CID 252009657 . Проверено 18 сентября 2022 г.
- ^ Мандлер, Майкл Д.; Дегнан, Эндрю П.; Чжан, Шаша; Аулакх, Дарпандип; Жорж, Кетлейн; Сандху, Бхупиндер; Сарджант, Эми; Чжу, Ехэн; Трэгер, Сара С.; Ченг, Питер Т.; Эллсворт, Брюс А.; Регейро-Рен, Алисия (28 января 2022 г.). «Структурная и термическая характеристика галогенированных азидопиридинов: недостаточно изученные синтоны для медицинской химии». Органические письма . 24 (3): 799–803. doi : 10.1021/acs.orglett.1c03201 . ПМИД 34714083 . S2CID 240154010 .
Внешние ссылки
[ редактировать ]
- Синтез органических азидов , современные методы.
- Синтез, очистка и обработка органических азидов
| Базы данных органов управления : Национальные |
|---|
