Silaexplosives

Silaexplosivstoffe

"TNT ist dagegen eine lahme Ente" betitelte Die Welt einen Artikel über siliciumhaltige Sprengstoffe. Professor Reinhold Tacke und Mitarbeiter tauschen in bekannten organischen Verbindungen einzelne Kohlenstoffatome gegen Siliciumatome aus. Dadurch erhalten sie nützliche Verbindungen mit veränderten oder völlig neuen Eigenschaften. Auf diese Weise haben sie bereits erfolgreich Geruchsstoffe und Medikamente modifiziert. Schließlich veränderten Sie auch Sprengstoffe durch Austausch einzelner Kohlenstoffatome und gelangten dadurch zu extrem gefährlichen Verbindungen.

 Abbildung: Kristallstruktur von Pentaerythritoltetranitrat ("Nitropenta") nach Acta Cryst. B31 (1975) 1864-1869.

Entsprechend dem Konzept des gezielten Atomaustausch ("carbon/silicon switch strategy") tauschten die Forscher in Pentaerythritoltetranitrat das zentrale Kohlenstoffatom gegen Silicium aus. Pentaerythritoltetranitrat ist unter den Bezeichnungen "Penta" oder "Nitropenta" als Sprengstoff bekannt und wird zur Herstellung von Plastiksprengstoff verwendet. Außerdem dient diese Verbindung als Medikament gegen die Verengung der Herzkranzgefäße. Das mit Silicium modifizierte Pentaerythritoltetranitrat ist extrem reaktiv und explodiert schon bei der geringsten Berührung. Daher  kann man diese Verbindung nicht sicher handhaben und einer praktische Verwendung erscheint bisher sehr unwahrscheinlich.

Die Gruppe um Tacke untersuchte noch weitere siliciumhaltige Sprengstoffe. Die Ergebnisse sind in zwei Publikationen zusammen gefasst, die unter nachfolgenden Links abgerufen werden können:

• "The Sila-Explosives Si(CH₂N₃)₄ and Si(CH₂ONO₂)₄:  Silicon Analogues of the Common Explosives Pentaerythrityl Tetraazide, C(CH₂N₃)₄, and Pentaerythritol Tetranitrate, C(CH₂ONO₂)₄" von T. M. Klapötke, B. Krumm, R. Ilg, D. Troegel, R. Tacke, Journal of the American Chemical Society 129 (2007) 6908-6915.
• "Sila-Substitution of Alkyl Nitrates: Synthesis, Structural Characterization, and Sensitivity Studies of Highly Explosive (Nitratomethyl)-, Bis(nitratomethyl)-, and Tris(nitratomethyl)silanes and Their Corresponding Carbon Analogues" von C. Evangelisti, T. M. Klapötke, B. Krumm, A. Nieder, R. J. F. Berger, S. A. Hayes, N. W. Mitzel, D. Troegel, R. Tacke, Inorganic Chemistry 49 (2010) 4865-4880.

Die Autoren warnen in ihrer Publikation explizit vor den Gefahren im Umgang mit diesen Verbindungen:

Abbildung: Ausschnitt aus der Publikation Journal of the American Chemical Society 129 (2007) 6908-6915.

Eine Erklärung für die extreme Detonationsempfindlichkeit des silciumsubstiuierten Pentaerythritoltetranitrats findet man in Journal of the American Chemical Society 131 (2009) 7490-7491.