ピクリン酸は、高度にニトロ化有機化学物質である2,4,6-トリニトロであるIUPAC名。その分子式はC 6 H 2（NO 2）3 OHです。それは非常に酸性のフェノールであり、ピクリン酸ナトリウム、アンモニウム、またはカリウムとして見つけることができます。すなわち、そのイオン形態では、C 6 H 2（NO 2）3 ONa。
それは強い苦味のある固体であり、そこからその名前は、苦いを意味するギリシャ語の「プリコス」に由来します。湿った黄色の結晶として見られます。乾燥や脱水は、不安定にする性質を高めて爆発させるので危険です。
ピクリン酸分子。出典：Iomesus
上にピクリン酸分子を示します。この画像では、ファンデルワールスの表面の表現に対応しているため、結合と原子を認識するのは困難です。次のセクションでは、分子構造について詳しく説明します。
ピクリン酸から、いくつかの中間化合物、様々なピクリン酸塩およびピクリン酸錯体が合成されます。
ピクリン酸は、パーマネントイエロー染料の合成のベースとして使用されます。一部の病理学者や研究者は、組織切片の固定や染色や他の免疫組織化学的プロセスでそれを使用しています。
医薬品の製造に非常に役立ちます。さらに、それはマッチまたはマッチと爆発物の生産に使用されます。また、金属のエッチング、着色ガラスの作成、クレアチニンなどの生物学的パラメーターの比色定量にも使用されます。
一方、ピクリン酸は、皮膚、呼吸器、眼、消化管の粘膜に触れると刺激性になります。皮膚の損傷に加えて、腎臓、血液、肝臓などの臓器に深刻な影響を与える可能性があります。
構造
ピクリン酸の構造と形式電荷。出典：Cvf-ps
上の画像は、ピクリン酸分子のすべての結合と構造自体をより詳細に示しています。これは、3つのニトロ置換基を持つフェノールで構成されています。
NO 2グループでは、窒素原子が正の部分電荷を持っているため、その周囲の電子密度が必要であることがわかります。しかし、芳香環も電子をそれ自体に引き付け、3つのNO 2の前に、それ自体の電子密度の一部を放棄してしまいます。
この結果として、OH基の酸素は、その遊離電子対の1つを共有して、リングが被る電子不足を補う傾向があります。その際、C = O + -H 結合が形成されます。酸素に対するこの部分的な正電荷は、OH結合を弱め、酸性度を高めます。つまり、水素イオンH +として放出されます。
酸フェノール
このため、この化合物は、酢酸自体よりも非常に強い（そして反応性のある）酸です。ただし、この化合物は実際にはフェノールであり、その酸性度は他のフェノールの酸性度を上回っています。今述べたように、NO 2置換基による。
したがって、フェノールであるため、OHグループが優先され、構造の列挙が指示されます。3つのNO 2は、OHに関して芳香環の炭素2、4、6にあります。これは、この化合物のIUPAC命名法が導き出される場所です：2,4,6-トリニトロフェノール（TNP）。
NO 2基が存在しない場合、または環内のそれらの数が少ない場合、OH結合の弱まりが少なくなるため、化合物の酸性度が低くなります。
結晶構造
ピクリン酸分子は、分子間相互作用を優先するように配置されています。OHとNO 2グループ間の水素結合、双極子間力、または電子不足領域間の静電反発力のいずれか。
NO 2基は互いに反発し、隣接する芳香環の方向に配向することが期待できます。また、静電反発力が増加するため、リングを上下に並べることはできません。
これらすべての相互作用の産物であるピクリン酸は、結晶を定義する3次元ネットワークを形成します。その単位格子は斜方晶系の結晶系に対応します。
合成
最初は、動物の角の誘導体、天然樹脂などの天然化合物から合成されました。1841年から、フェノールはピクリン酸の前駆体として、さまざまな経路またはさまざまな化学的手順に従って使用されています。
すでに述べたように、それは最も酸性のフェノールの一つです。それを合成するために、フェノールは最初にスルホン化プロセスを経て、次にニトロ化プロセスを経ます。
無水フェノールのスルホン化は、フェノールを発煙硫酸で処理し、OH基に対して-orto位置と-para位置でスルホネート基SO 3 HによるHの求電子芳香族置換を行うことで実行されます。
この製品、2,4-フェノールジスルホン酸は、ニトロ化プロセスを経て、それを濃硝酸で処理します。そうすることで、2つのSO 3 H 基がニトロ基NO 2に置き換わり、3つ目はもう一方のニトロ位に入ります。次の化学式はこれを示しています。
2,4-フェノールジスルホン酸のニトロ化。出典：ガブリエルボリバル
フェノールの直接ニトロ化
高分子量のタールが発生するため、フェノールのニトロ化プロセスを直接実行することはできません。この合成方法は非常に発熱性であるため、温度の非常に注意深い制御が必要です。
直接フェノールニトロ化。ソース：akane700
ピクリン酸は、2,4-ジニトロフェノールを硝酸で直接ニトロ化することにより得られます。
別の合成方法は、ベンゼンを硝酸と硝酸第二水銀で処理することです。
物理的及び化学的性質
分子量
229.104 g / mol。
外見
黄色い塊または湿った結晶の懸濁液。
におい
無臭です。
味
とても苦いです。
融点
122.5°C
沸点
300°C しかし、溶けると爆発します。
密度
1.77 g / mL。
溶解度
それは水に適度に溶ける化合物です。これは、OHとNO 2基が水素結合を介して水分子と相互作用できるためです。ただし、芳香環は疎水性であるため、その溶解性は損なわれます。
腐食性
ピクリン酸は、スズとアルミニウムを除いて、一般に金属に対して腐食性があります。
pKa
0.38。強い有機酸です。
不安定
ピクリン酸は不安定な特性を特徴としています。それは環境へのリスクを構成し、不安定で、爆発性で有毒です。
ピクリン酸は乾燥すると非常に爆発するので、脱水を避けるためにしっかりと閉じて保管する必要があります。無水の形態は摩擦、衝撃、熱に非常に敏感であるため、十分な注意が必要です。
ピクリン酸は、酸化しやすい物質から離れた、涼しく換気された場所に保管する必要があります。皮膚や粘膜に接触すると刺激性があり、摂取してはならず、体に有毒です。
用途
ピクリン酸は、研究、化学、産業、および軍隊で広く使用されています。
調査
細胞や組織の固定剤として使用すると、酸性染料での染色結果が向上します。トリクローム染色法で起こります。ホルマリンで組織を固定した後、ピクリン酸で新しい固定を行うことをお勧めします。
これにより、生地が強く非常に明るい色合いになります。塩基性染料では良い結果が得られません。ただし、長時間放置するとピクリン酸がDNAを加水分解する可能性があるため、注意が必要です。
有機化学
-有機化学では、アルカリ性ピクリン酸塩として使用され、さまざまな物質の識別と分析を実行します。
-金属の分析化学で使用されます。
-臨床検査室では、血清および尿中のクレアチニンレベルの測定に使用されます。
-ブドウ糖レベルの分析に使用される試薬の一部でも使用されています。
業界では
-写真業界のレベルでは、写真乳剤の増感剤としてピクリン酸が使用されています。それはとりわけ農薬、強力な殺虫剤などの製品の生産の一部となっています。
-ピクリン酸は、例えばクロロピクリンやピクラミン酸などの他の中間化合物を合成するために使用されます。皮革産業のためのいくつかの医薬品や染料は、これらの化合物から作られています。
-ピクリン酸は、毒性が明らかになる前に、火傷の治療に防腐剤などの条件として使用されるようになりました。
-マッチやバッテリーの製造における爆発性のため、重要なコンポーネント。
軍事用途
-ピクリン酸は爆発性が高いため、軍事兵器の弾薬工場で使用されています。
-プレスして溶かしたピクリン酸は、砲弾、手榴弾、爆弾、鉱山で使用されています。
-ピクリン酸のアンモニウム塩は爆発物として使用されており、非常に強力ですが、TNTよりも安定性が低くなります。しばらくの間、それはロケット燃料の成分として使用されました。
毒性
人体、そして一般的にはすべての生物にとって非常に有毒であることが証明されています。
急性の経口毒性のため、吸入および摂取を避けることが推奨されています。また、微生物に突然変異を引き起こします。それは野生生物、哺乳類、そして環境全般に有毒な影響を及ぼします。
参考文献
- Graham Solomons TW、Craig B. Fryhle。（2011）。有機化学。アミン。（第 10 版。）Wiley Plus。
- キャリーF.（2008）。有機化学。（第6版）。Mc Graw Hill。
- ウィキペディア。（2018）。ピクリン酸。から回復：en.wikipedia.org
- パデュー大学。（2004）。ピクリン酸爆発。回収元：chemed.chem.purdue.edu
- Crystallography 365プロジェクト。（2014年2月10日）。まろやかな黄色以下-ピクリン酸の構造。回収元：crystallography365.wordpress.com
- PubChem。（2019）。ピクリン酸。リカバリー元：pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
- ベイカー、JR（1958）。ピクリン酸。メシューエン、ロンドン、イギリス。