Способ получения 1,3,7,9-тетранитрофенотиазин-5,5-диоксида
METHOD OF PRODUCING 1,3,7,9-TETRANITROPHENOTHIAZINE-5,5-DIOXIDE

Предлагаемое изобретение относится к области технологии взрывчатых веществ. 1,3,7,9-тетранитрофенотиазин-5,5-диоксид применяется в качестве термостойкого взрывчатого вещества при проведении торпедировочно-прострелочных работ в нефтяных скважинах и представляет интерес для снаряжения боеприпасов, работающих в условиях высоких температур (до 300°С).
В литературе описано несколько способов нитрования фенотиазина до 1,3,7,9-тетранитрофенотиазин-5,5-сульфоксида концентрированной азотной кислотой и серноазотными смесями (1). Известен способ получения 1,3,7,9-тетранитрофенотиазин-5-оксида нитрованием фенотиазина в две стадии (2):
I стадия - нитрование фенотиазина 53-57%-ной азотной кислотой до динитрооксофентиазина;
II стадия - донитровывание динитрооксофентиазина до 1,3,7,9-тетранитрофентиазинсульфоксида.
Несмотря на достаточно высокий выход (80% в пересчете на тетранитрофенотиазинсульфон) 2-стадийный способ, как показала опытная проверка, имеет ряд недостатков: значительный расход азотной кислоты, многостадийность, значительные потери целевого продукта при перекристаллизации, водной и ацетоновой варках, большие трудозатраты.
Авторскими исследованиями показано, что при нитровании фенотиазина известными способами во всех случаях получается тетранитрофенотиазиндиоксид, а не оксид, как считали ранее (I).
Предлагаемый способ получения 1,3,7,9-тетранитрофенотиазин-5,5-диоксида отличается от известных способов тем, что нитрование фенотиазина осуществляется в одну стадию последовательной обработкой его 89-91%-ной, 98-99%-ной азотной кислотой и 102-104%-ным олеумом без выделения промежуточных продуктов, количество же технологических операций уменьшается. Выход готового продукта с Тпл. 356-358° составляет 88-90% от 100%-ного фенотиазина, порог термостойкости 298-304°С.
Указанные отличительные признаки позволяют сократить расход азотной кислоты и количество отработанных кислот приблизительно в 2 раза, количество же технологических операций с 7 до 3-х (нитрация, водная варка, сушка). Расходные коэффициенты на 1 т продукта, т:
1. Фенотиазин
0,59
2. Моногидрат азотной кислоты
6,2
3. Олеум
4,46.
Процесс прост в аппаратурном оформлении и может быть реализован на типовом оборудовании, применяемом для производства взрывчатых веществ.
Пример получения 1,3,7,9-тетранитрофенотиазин-5,5-диоксида
Технический фенотиазин в количестве 50 г (содержание основного вещества 96%) при температуре 20-25° присыпают к 200 мл 89-91%-ной азотной кислоты и смесь в течение 30 мин нагревают до 72-75°С. Выдержка 30 мин при температуре 72-75°. Затем в реакционную массу в течение 15-20 мин добавляют 150 мл. 98%-ной азотной кислоты, дают 30 мин выдержку при температуре 72-75°, после чего в смесь дозируют 200 мл 102-104%-ного олеума в течение 30-40 мин. Выдержка 1 час при температуре 85-90°. Охлажденную до 20° реакционную массу разбавляют 100 мл воды, фильтруют выпавший продукт от отработанной кислоты и промывают холодной водой. Влажный продукт кипятят в воде (на 1 в.ч. влажного продукта 5 об.ч. воды) в течение часа, затем фильтруют и сушат.
Выход 88-92 г (88-90% от 100%-ного фенотиазина)
Тпл.=356-358°, порог термической устойчивости 298-304°С и продукт не требует дальнейшей очистки.
Элементарный анализ:
C
H
N
S
Вычислено для C<sub>12</sub>H<sub>5</sub>N<sub>5</sub>O<sub>10</sub>S
35,0
1,22
17,0
7,8
Найдено:
34,5
1,1
17,51
7,5
2
-1
-1
Наличие группы SO подтверждается ИК-спектром. В спектре присутствуют полосы 1322 см и 1145 см, характерные для сульфонной группы.