八硝基立方烷

八硝基立方烷（英文：Octanitrocubane，ONC）是一种新型高能炸药，分子式为C8(NO2)8，由立方烷的氢全部被硝基取代制得。它与三硝基甲苯类似，对震动的敏感度比较低，甚至用锤子砸也不会爆炸。 

八硝基立方烷中存在张力，碳-碳键的键角为90°，与sp3杂化碳原子的109°28'相差很大；分解产物也是很稳定的二氧化碳和氮气，因此八硝基立方烷的爆炸性非常强，是性能最强的几种炸药之一。它比奥克托今（HMX）的威力大20-25%。
C8(NO2)8 → 8CO2 + 4N2

八硝基立方烷与其分解产物都是无毒的。反应中不产生水，因此基本上不会有烟雾产生。

制备
八硝基立方烷首先由芝加哥大学的菲利普·伊顿与留美化学家Mao-Xi Zhang在1999年合成，结构由美国海军研究实验室的理查德·希拉尔迪用X射线晶体学分析获得。Mao-Xi Zhang, Philip E. Eaton, Richard Gilardi (2000). "Hepta- and Octanitrocubanes". Angewandte Chemie International Edition 39 (2): 401–404. doi:10.1002/(SICI)1521-3773(20000117)39:2<401::AID-ANIE401>3.0.CO;2-P.Philip E. Eaton, Mao-Xi Zhang, Richard Gilardi, Nat Gelber, Sury Iyer, Rao Surapaneni (2001). "Octanitrocubane: A New Nitrocarbon". Propellants, Explosives, Pyrotechnics 27 (1): 1–6. doi:10.1002/1521-4087(200203)27:1<1::AID-PREP1>3.0.CO;2-6. 其合成方法非常繁瑣，条件苛刻，产率也不高，光是立方烷的合成就需要至少十步，因此基本上只限于实验室合成，可以取得的量也非常少。Astakhov AM, Stepanov RS, Babushkin AY (1998). "On the detonation parameters of octanitrocubane". Compustion Explosion and Schock Waves 34 (1): 85–87.

 由2-環戊烯酮合成到立方烷的過程  描述345px|第一部分：合成立方烷的前体2-溴代环戊二烯酮  第一部分：合成前体2-溴代环戊二烯酮345px|第二部分：合成立方烷  第二部分：合成立方烷

八硝基立方烷的合成可以见下图：Design and Synthesis of Explosives: Polynitrocubanes and High Nitrogen Heterocycles. Retrieved on July 4, 2008.The Cubane System Philip E. Eaton and Thomas W. Cole J. Am. Chem. Soc.; 1964; 86(5) pp 962 - 964; 

666px|合成八硝基立方烷

合成八硝基立方烷时，需要合成的前体是四硝基立方烷（TNC），同样具有很强的爆炸性。四硝基立方烷首先在1993年合成，Eaton, P. E.; Xiong, Y.; Gilardi, R. J. Am. Chem. Soc. 1993, 115, 10195-10202 但路线比较繁冗。上图画出的是1997年的改进法。首先立方烷甲酸分别与氯化亚砜及光气在光照下作用，发生立方体中四面体四个顶点碳的氯羰基化，生成四酰氯衍生物。Brown, H. C.; Kharasch, M.S. J. Am. Chem. Soc. 1942, 64, 329-333.Bashir-Hashemi, A. Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 1993, 32, 612-613. 然后与叠氮三甲基硅烷发生Curtius重排反应生成异氰酸酯，再用二甲基双环氧乙烷氧化，得到四硝基立方烷。Eaton, P. E.; Wicks, G. E., J. Org. Chem., 1988, 53, 5353-5355.

受硝基吸电子效应的影响，四硝基立方烷具有非常强的酸性，大约是立方烷的1020倍。因此它与双(三甲硅基)氨基钠反应可被脱去质子，生成顶点碳的碳负离子，再用四氧化二氮硝化，便可获得五硝基取代物。 接下来继续用该法硝化，可以依次获得六硝基立方烷、七硝基立方烷。

最后的一步需要用到双(三甲硅基)氨基锂作碱性试剂，并用亚硝酰氯硝化，臭氧处理，得到八硝基立方烷，产率为55%。Zhang, M.; Eaton, P. E.; Gilardi, R. Angew. Chem. Int. Ed. 2000, 39, 401-404.

八硝基立方烷可能可以由目前仍未发现、应该很不稳定的二硝基乙炔的四聚产生。

 参见 
 2,4,6-三(三硝基甲基)-1,3,5-三嗪
 六硝基六氮杂异伍兹烷
 七硝基立方烷
 化學品爆炸物（燃料-氧化剂预混料)

 参考资料 

 外部链接 
 立方烷衍生物的应用 
 八硝基立方烷 
 多硝基立方烷与高氮含量杂环化合物的设计与合成
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