Tetranitrato de Pentaeritritol (78-11-5) Propiedades Físicas y Químicas
Tetranitrato de Pentaeritritol
Un éster tetranitrato del pentaeritritol suministrado como material energético cristalino con uso farmacéutico histórico como vasodilatador tipo nitrato; la adquisición y manipulación requieren control estricto de especificaciones debido a su alta sensibilidad.
| Número CAS | 78-11-5 |
| Familia | Ésteres nitrato |
| Forma típica | Polvo o sólido cristalino |
| Grados comunes | BP, EP, USP |
El tetranitrato de pentaeritritol (PETN) es un éster tetranitrato derivado del alcohol tetrahidroxilado pentaeritritol. Estructuralmente es un poliol éster totalmente nitrado con la fórmula empírica \(\ce{C5H8N4O12}\). La molécula contiene cuatro grupos funcionales éster nitrato unidos a un núcleo de carbono cuaternario central; este alto grado de nitración produce una estructura molecular formalmente neutra pero fuertemente oxidada, con una gran área de superficie polar y múltiples sustituyentes fuertemente atractores de electrones que regulan su comportamiento químico y energético.
Electrónicamente y fisicoquímicamente, PETN combina un alto contenido en oxígeno con baja capacidad donadora de enlaces de hidrógeno (sin grupos OH donadores una vez esterificado) y una gran área de superficie polar topológica (TPSA = 220). Estas características confieren a PETN una solubilidad acuosa limitada y una baja presión de vapor, mientras que sus coeficientes de reparto calculados/experimentales moderados indican una lipofilicidad suficiente para la absorción tras administración oral en preparaciones farmacéuticas. Químicamente, la funcionalidad éster nitrato confiere susceptibilidad a la desnitración y descomposición homolítica/heterolítica bajo activación térmica, por choque o catalítica; estas vías explican tanto su utilidad como vasodilatador (bioactivación para liberar \(\ce{NO}\)) como su identidad principal de explosivo de alta potencia con carácter oxidante.
Como sustancia, PETN ocupa dos dominios principales de aplicación: materiales energéticos (detonadores, componentes primarios en formulaciones explosivas plastificadas y cordones detonantes) y nitrovasodilatadores medicinales (formas orales de liberación sostenida usadas para la profilaxis de angina). Su naturaleza de doble uso exige un control riguroso en fabricación, manipulación y transporte. Los grados comerciales comunes reportados para esta sustancia incluyen: BP, EP, USP.
Propiedades Fisicoquímicas Básicas
Densidad y Estado Sólido
Las densidades cristalina y aparente reportadas para PETN incluyen: \(\mathrm{1.773}\ \mathrm{g}\,\mathrm{cm}^{-3}\) a 20 °C/4 °C; y \(\mathrm{1.77}\ \mathrm{g}\,\mathrm{cm}^{-3}\). Las descripciones físicas indican consistentemente un sólido cristalino incoloro a blanco, frecuentemente descrito como prismas tetragonales holoédricos/tetragonales al cristalizarse a partir de mezclas acetona–alcohol. Diversas determinaciones cristalográficas independientes identifican una celda unitaria tetragonal (grupo espacial P -4 21 c, número 114) con parámetros reportados experimentalmente (ejemplos: a = 9.2759 Å, c = 6.6127 Å; valores alternativos reportados a = 9.38 Å, c = 6.70 Å, Z = 2).
La alta densidad de empaquetamiento cristalino es coherente con el alto rendimiento explosivo de PETN e indica un volumen libre relativamente bajo en estado sólido, lo que contribuye a su sensibilidad y características de detonación.
Punto de Fusión
Se reportan múltiples puntos y rangos de fusión experimentales: - 138–140 °C (rango reportado) - 140 °C (valor único) - 140.5 °C - 138 °C
Estos valores reflejan un comportamiento de fusión estrecho típico de un éster nitrato orgánico cristalino puro. Se reporta que PETN detona antes que hierva al calentarse fuertemente; la iniciación de la descomposición/detonación ocurre en el rango 205–215 °C, aproximadamente 210 °C.
Solubilidad y Comportamiento de Disolución
Los datos de solubilidad son heterogéneos e incluyen descriptores cualitativos de solventes y algunos valores numéricos: - "menos de 1 mg/mL a 72 °F" - "0.133" (valor numérico reportado sin unidades explícitas en la fuente) - "Soluble en acetona; muy soluble en acetona" - "Poco soluble en alcohol, éter" - "Soluble en benceno, pireno; soluble en tolueno; ligeramente soluble en metanol" - "Solubilidad en agua: ninguna" (reportado)
En conjunto, estas observaciones indican una solubilidad acuosa insignificante en condiciones ambientales, excelente solubilidad en solventes orgánicos polares apróticos como la acetona y solubilidad medible pero baja en varios solventes orgánicos no polares. Prácticamente, las formulaciones farmacéuticas emplean dilución o dispersión (p. ej., con lactosa) y las formulaciones energéticas se manejan como polvos, lechadas o mezclas desensibilizadas para controlar la sensibilidad.
Propiedades Químicas
Comportamiento Ácido-Base y pKa Cualitativo
No se dispone de valor experimental establecido para esta propiedad en el contexto de datos actual.
Como nitrato totalmente esterificado, PETN carece de protones hidroxilo ionizables y es efectivamente neutro en rangos típicos de pH ambiental y fisiológico. Los grupos éster nitrato no son ácidos de Brønsted en el sentido habitual; la hidrólisis o escisión reductiva produce productos desnitrados (mono-, di-, tri-nitratos y pentaeritritol) en lugar de una simple disociación protónica. La carga molecular formal es 0.
Reactividad y Estabilidad
PETN es un explosivo de alta potencia y un fuerte éster nitrato orgánico oxidante. Notas clave de estabilidad/reactividad reportadas experimentalmente incluyen: - "Un explosivo extremadamente peligroso, particularmente cuando está seco. Especialmente sensible a choque y calor. El peligro principal es la onda expansiva de una explosión instantánea." - Detona a ~210 °C; "Explota a 205–215 °C." - Temperatura de autoignición reportada en 160 °C (sensibilidad alta a descomposición/ignición). - En su descomposición emite óxidos de nitrógeno altamente tóxicos (NOx); la desnitración libera especies \(\ce{NO}\). - PETN es reportado como más sensible a la iniciación (choque, percusión, explosivos primarios) que algunos explosivos convencionales (p. ej., TNT) y su potencia explosiva es mayor que TNT en comparaciones estándar.
Observaciones sobre almacenamiento y estabilidad a largo plazo: - PETN puede soportar almacenamiento prolongado bajo condiciones controladas y desensibilizadas, pero "la pérdida de potencia se acelera con la exposición a calor y humedad." - La presencia de trazas de ácido o base (tan solo 0,01%) acelera marcadamente el deterioro. - La desensibilización mediante humectación (p. ej., "humedecido con ≥ 25% de agua") o adición de fleqmatizantes/cera reduce significativamente la sensibilidad para manejo y transporte.
Precauciones de reactividad: evitar el contacto con agentes reductores, ácidos o bases fuertes, aminas orgánicas, hidruros, sulfuros y nitruros; segregar de materiales incompatibles y oxidantes fuertes que puedan provocar reacciones violentas o detonación.
Parámetros Moleculares
Peso Molecular y Fórmula
- Fórmula molecular: \(\ce{C5H8N4O12}\)
- Peso molecular: 316.14
- Masa exacta / Masa monoisotópica: 316.01387170
Estos valores reflejan el núcleo de pentaeritritol completamente nitrado y son consistentes con cuatro grupos éster nitrato unidos al esqueleto C5.
LogP y Características Estructurales
- XLogP3-AA calculado: 1.4 (descriptor computado)
- LogP experimental/otros reportados: 1.6
Descriptores estructurales adicionales: - TPSA: 220 - Número de donantes de enlace de hidrógeno: 0 - Número de aceptores de enlace de hidrógeno: 12 - Número de enlaces rotatorios: 8 - Carga formal: 0 - Complejidad: 311
Interpretación: El PETN es una molécula altamente oxigenada con una superficie polar muy grande debido a múltiples oxígenos de éster nitrato (alta cantidad de aceptores de enlace de hidrógeno) pero carece de donantes de enlace de hidrógeno. La combinación de un logP moderado y un TPSA alto explica su muy baja solubilidad en agua y, sin embargo, su capacidad para cierta partición en membranas y biodisponibilidad oral en formas farmacéuticas. La funcionalidad de éster nitrato es el sitio principal para la bioactivación (desnitración para liberar \(\ce{NO}\)) y para la descomposición energética.
Identificadores estructurales (SMILES, InChI)
- SMILES:
C(C(CO[N+](=O)[O-])(CO[N+](=O)[O-])CO[N+](=O)[O-])O[N+](=O)[O-] - InChI:
InChI=1S/C5H8N4O12/c10-6(11)18-1-5(2-19-7(12)13,3-20-8(14)15)4-21-9(16)17/h1-4H2 - InChIKey:
TZRXHJWUDPFEEY-UHFFFAOYSA-N
(Identificadores proporcionados tal como fueron suministrados; las cadenas SMILES e InChI son adecuadas para búsquedas en quimioinformática y reproducción estructural.)
Identificadores y Sinónimos
Números de registro y códigos
- Número de registro CAS: 78-11-5
- Números CE reportados (ejemplos): 201-084-3; 933-854-6; 942-390-3
- Identificadores de transporte UN/NA reportados para varias condiciones (ejemplos): UN0411; UN0150; UN3344
- Otros identificadores de registro presentes en el material fuente incluyen: UNII
10L39TRG1Z, ChEBICHEBI:25879, ChEMBLCHEMBL466659, DrugBankDB06154
Sinónimos y nombres independientes de marca
Sinónimos comunes y nombres sistemáticos reportados para este compuesto incluyen (selección mostrada tal como fue reportada): PETN; Penthrite; Nitropenta; Peritrate; Tetranitrato de pentaeritritol; Pentaeritritol tetranitrato; Penthrit; Nitropentaeritritol; Tetranitrato, pentaeritritol; 3-(nitrooxi)-2,2-bis[(nitrooxi)methyl]propil nitrato; [3-nitrooxi-2,2-bis(nitrooximetil)propil] nitrato. (Existen múltiples sinónimos adicionales y nombres comerciales/formulaciones en contextos industriales y farmacéuticos.)
Aplicaciones industriales y farmacéuticas
Rol como principio activo o intermedio
El PETN funciona como un principio activo farmacéutico (nitrovasodilatador de acción prolongada) y como material energético. En terapia cardiovascular se ha utilizado en formulaciones orales y de liberación sostenida para la profilaxis de angina de pecho; su acción farmacológica procede mediante desnitración y generación de \(\ce{NO}\), activación de la guanilato ciclasa soluble y elevación de cGMP intracelular en músculo liso vascular. En aplicaciones energéticas, el PETN se emplea como un explosivo de alta potencia en detonadores, cordón detonante (primacord) y como componente energético en formulaciones explosivas plastificadas; su alta velocidad de detonación y brisancia lo hacen valioso para estos usos.
Contextos de formulación y desarrollo
Las formas farmacéuticas históricamente emplean PETN en comprimidos de baja dosis o cápsulas de liberación sostenida para indicaciones cardiovasculares; las formulaciones típicamente controlan el tamaño de partícula e incluyen diluyentes inertes (p. ej., lactosa) para reducir el riesgo en el manejo y lograr perfiles de liberación apropiados. En la fabricación de materiales energéticos, el PETN se produce y procesa como polvos cristalinos, lechadas o mezclas desensibilizadas (p. ej., humedecidas con agua o mezcladas con cera/plastificante) para controlar la sensibilidad durante las operaciones de manipulación, conformado y carga.
Si se requiere un resumen conciso de la aplicación más allá de lo anterior, no se dispone de detalles adicionales específicos de aplicación en el contexto actual de datos.
Especificaciones y grados
Tipos de grado típicos (Farmacéutico, Analítico, Técnico)
Conceptos típicos de grado aplicables a PETN: - Grado farmacéutico/USP: fabricado y evaluado para pureza y adecuación a la forma dosificada; usualmente suministrado como mezclas desensibilizadas o en formulaciones estabilizadas para uso medicinal. - Grado analítico: material de alta pureza usado como estándar de referencia y para desarrollo de métodos analíticos. - Grado técnico/explosivos: materiales producidos conforme a especificaciones aptas para aplicaciones energéticas; frecuentemente suministrados desensibilizados (p. ej., humedecidos o mezclados) para transporte seguro.
Grados comerciales reportados en el material fuente: BP, EP, USP.
Atributos generales de calidad (Descripción cualitativa)
Los atributos de calidad para PETN difieren según el dominio de aplicación: - Los grados farmacéuticos priorizan pureza química, contenido controlado de ácido/base residual, tamaño de partícula constante y estabilidad en comprimidos/cápsulas formulados. - Los grados explosivos/técnicos priorizan morfología cristalina controlada, desensibilización (contenido de humedad, nivel de cera o plastificante) y mínima contaminación por impurezas reactivas (ácidos traza, álcalis o residuos reductores), ya que estos contaminantes aceleran la descomposición o modifican la sensibilidad. - Los materiales analíticos/de referencia enfatizan análisis certificados, impurezas conocidas y concentración validada para métodos cuantitativos.
Los límites específicos de análisis, perfiles de impurezas o declaraciones de certificación no se proporcionan en el contexto actual de datos y deben obtenerse de especificaciones específicas del producto o certificados de análisis.
Resumen de seguridad y manejo
Perfil toxicológico y consideraciones de exposición
El PETN es farmacológicamente activo como nitrovasodilatador y toxicológicamente activo mediante formación de nitrito/methemoglobinemia tras exposición extensa o sobredosis. Los peligros clave y consideraciones de exposición incluyen: - Toxicidad aguda: reportada como tóxica por ingestión, contacto dérmico e inhalación en algunas notificaciones de clasificación; los signos de exposición incluyen cefalea, mareo, hipotensión, disnea, cianosis y, en casos graves, convulsiones o parálisis respiratoria. - Methemoglobinemia: los nitratos/nitritos pueden inducir methemoglobinemia; el manejo sintomático incluye oxígeno y azul de metileno intravenoso cuando esté indicado. - Carcinogenicidad: estudios a largo plazo en alimentación animal produjeron evidencias equívocas de neoplasias en algunos estudios con roedores; las evaluaciones por peso de la evidencia reportadas en el material fuente varían. - Productos de descomposición: el calentamiento o detonación puede generar óxidos de nitrógeno tóxicos (NOx); las situaciones de incendio conllevan riesgo de humos altamente tóxicos.
Para exposición aguda, las medidas básicas de primeros auxilios descritas en el material fuente incluyen la retirada de la exposición, soporte respiratorio y evaluación médica inmediata. La terapia antídota para methemoglobinemia (azul de metileno) está indicada en casos clínicamente significativos.
Guías para almacenamiento y manejo
Debido a su carácter explosivo, las orientaciones de manejo y almacenamiento enfatizan la desensibilización, segregación y control estricto: - Desensibilización y transporte: PETN se transporta y almacena rutinariamente en formas desensibilizadas (p. ej., humedecido con \(\geq 25\%\) de agua o desensibilizado con \(\geq 15\%\) de flogmatizador, o mezclado con \(\geq 7\%\) de cera) para reducir su sensibilidad a choque y calor. - Condiciones reportadas de almacenamiento: almacenar por debajo de 40 °C (preferiblemente 15–30 °C), en instalaciones ignífugas separadas de oxidantes fuertes y materiales incompatibles; mantener los envases bien cerrados y en áreas sin acceso a desagües o alcantarillas. - Precauciones en el manejo: eliminar fuentes de ignición, evitar fricción/impacto y golpes metálicos, conectar a tierra el equipo para prevenir descargas electrostáticas, mantener el material en condición húmeda/desensibilizada durante la limpieza o respuesta a derrames, y restringir la limpieza o eliminación a personal capacitado. - Respuesta ante emergencias y extinción de incendios: no intentar apagar incendios que involucren grandes cantidades de carga que contenga PETN; aislar y evacuar según se especifica para explosivos; cuando sea seguro, inundar con agua como medio de extinción/enfriamiento y enfriar los recipientes adyacentes.
Para comunicación específica de peligros, transporte, embalaje y cumplimiento regulatorio, consulte la Hoja de Datos de Seguridad (SDS) del producto y la legislación local y nacional aplicable. Para eliminación y clasificación de residuos, los materiales que contienen PETN pueden requerir manejo especial y reporte regulatorio (los materiales pueden ser residuos reactivos/peligrosos según composición y pruebas de reactividad).
