疊氮化鈉(NaN3)亦稱「三氮化鈉」,化學式NaN3,是六方晶體或白色結晶, 溶於水和液氨,微溶於乙醇,不溶於乙醚,在醫藥、農藥等領域有廣泛用途,例如四唑和三唑類化合物的合成、用 Curtius 重徘反應合成異氰酸酯、轉化竣酸成氨基甲酸酯、酞胺的合成等。
然而,疊氮化鈉是一種劇毒品,其毒性和氰化物相似,對細胞色素氧化酶和其他酶有抑制作用,並能使體內氧合血紅蛋白形成受阻,有顯著的降壓作用。對眼和皮膚有刺激性。如吸入、口服或經皮膚收,可引起中毒死亡。高血壓病人口服本品有顯著降壓作用。本品在有機合成中可有疊氮酸氣體逸出,吸入中毒出現眩暈、虛弱無力、視覺模糊、呼吸困難、昏厥感、血壓降低、心動過緩等。
另外,疊氮化鈉又是比普通炸藥對熱更敏感的起爆劑。
利用它的易爆性,疊氮化鈉(NaN3)被開發成汽車安全氣囊中的主要成分,能在發生碰撞的瞬間(不到0.04秒)分解產生大量氣體將氣囊鼓起。反應的化學方程式為:2NaN3(撞擊)=2Na+3N2↑。
對於它的劇毒特性,只要大家按照規範做好個人防護,並不對人構成威脅。但在它的取樣、反應後處理、反應產物,後處理液的處理等操作過程中,由於它的易爆特性、不但反應失敗造成損失、耽誤項目完成時間,而且還可能會造成人員傷害,許多人吃過不少苦頭。
隱患及對策:
1、NaN3 受熱、接觸明火、或受到摩擦、震動、撞擊時可發生爆炸。所以不能用金屬勺或刮刀進行取樣稱量等操作。好在NaN3 吸濕性小,一般不會板結成團,只需牛角勺就能取樣。
(圖源:網絡)
2、因為NaN3有劇毒,LD50為27mg/Kg(鼠,經口),故所有接觸過NaN3 的器具和後處理水溶液都要用NaClO 消解去毒。
3、多餘的NaN3 或HN3 以及帶有疊氮基的產物在溶液里通常表現溫和,即使加溫回流都很安全,但是當濃縮至干或接近乾的狀況下,就會發生猛烈爆炸。所以不能直接濃縮反應液,如果反應需要加溫回流,注意冷凝水不能斷流,以防溶劑揮發至干而引起爆炸。
4、後處理萃取時,如果產物不忌鹼,體系PH≥9 為好,在這樣的環境體系中,多餘的疊氮鈉容易用水洗乾淨。如果PH 小於9 或偏酸,多餘的NaN3 就變成水難洗掉的、爆炸性更強的HN3。
5、帶有疊氮基(-N3)的化合物遇熱也有強大爆炸性,需要特別對待後處理的萃取液。帶有疊氮基的分子通常只是中間體,很少作為最終產物。安全經驗值:當含單個疊氮基的化合物的分子量超過280 時,對熱才不會敏感,相對比較安全。含疊氮基化合物的分子量越小,疊氮基成分的相對比例就越高,爆炸性也就越大。
安全處理原則:帶有疊氮基的產物不要旋蒸,更不能蒸乾。所以萃取溶劑最好是下 一步反應所用的溶劑,這樣我們可以避免旋干操作,從而避免旋干時存在的爆炸危險。
6、帶有疊氮基的產物有爆炸危險性,如通過結晶能得到帶有疊氮基的固體產物, 切忌與金屬接觸,也不能受熱,不能用烘箱或紅外燈烘乾,建議用真空乾燥器等適當方法。
7、後處理的水溶液,通常都含有過量的NaN3,如果處理不當,也會引起爆炸,已經有深刻教訓。處理反應後的後處理水溶液,先要用足夠量的水,至少500 倍於過量疊氮鈉的水進行稀釋,之後才能在玻璃棒的不斷攪拌下,用次氯酸鈉水溶液處理,按照多餘1 克的NaN3 約需10 毫升飽和 NaClO 溶液的比例處理。
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