Tetranitrato de Pentaeritritol (78-11-5) Propriedades Físico-Químicas
Tetranitrato de Pentaeritritol
Um éster tetra-nitrato do pentaeritritol fornecido como material energético cristalino com uso histórico farmacêutico como vasodilatador do tipo nitrato; aquisição e manuseio requerem controle rigoroso das especificações devido à alta sensibilidade.
| Número CAS | 78-11-5 |
| Família | Ésteres de nitrato |
| Forma Típica | Pó ou sólido cristalino |
| Graus Comuns | BP, EP, USP |
O tetranitrato de pentaeritritol (PETN) é um éster tetra-nitrato derivado do álcool tetra-hidroxilado pentaeritritol. Estruturalmente, é um éster poliólico totalmente nitrado com fórmula empírica \(\ce{C5H8N4O12}\). A molécula contém quatro grupos funcionais éster nitrato ligados a um arcabouço de carbono quaternário central; este alto grau de nitratação produz uma estrutura molecular formalmente neutra, porém fortemente oxidada, apresentando uma grande área de superfície polar e múltiplos substituintes fortemente elétron-atratores que regulam seu comportamento químico e energético.
Eletronicamente e fisicoquimicamente, o PETN combina alto teor de oxigênio com baixa capacidade de doação de ligações de hidrogênio (sem doadores OH após esterificação) e uma grande área de superfície polar topológica (TPSA = 220). Essas características conferem ao PETN solubilidade aquosa limitada e baixa pressão de vapor, enquanto seus coeficientes de partição calculados/log experimentais moderados indicam lipofilicidade suficiente para absorção após administração oral em preparações farmacêuticas. Quimicamente, a funcionalidade do éster nitrato confere suscetibilidade à desnitratação e decomposição homolítica/heterolítica sob ativação térmica, por choque ou catalítica; esses mecanismos fundamentam tanto sua utilidade como vasodilatador (bioativação para liberação de \(\ce{NO}\)) quanto sua identidade primária como explosivo primário com caráter oxidante.
Como substância, o PETN ocupa dois grandes domínios de aplicação: materiais energéticos (detonadores, componentes primários em formulações explosivas plastificadas e cordões detonantes) e nitrovasodilatadores medicinais (formas orais de liberação sustentada usadas para profilaxia de angina). Sua natureza de uso duplo requer controle rigoroso na fabricação, manuseio e transporte. Grades comerciais comuns relatadas para essa substância incluem: BP, EP, USP.
Propriedades Fisicoquímicas Básicas
Densidade e Forma no Estado Sólido
Densidades cristalinas e em massa para PETN relatadas incluem: \(\mathrm{1.773}\ \mathrm{g}\,\mathrm{cm}^{-3}\) a 20 °C/4 °C; e \(\mathrm{1.77}\ \mathrm{g}\,\mathrm{cm}^{-3}\). Descrições físicas consistentemente mencionam um sólido cristalino incolor a branco, frequentemente descrito como prismas tetragonais holomórficos/tetragonais quando cristalizado de misturas acetona–álcool. Diversas determinações cristalográficas independentes identificam uma célula unitária tetragonal (grupo espacial P -4 21 c, número do grupo espacial 114) com parâmetros unitários experimentais reportados (exemplos: a = 9,2759 Å, c = 6,6127 Å; valores alternativos reportados a = 9,38 Å, c = 6,70 Å, Z = 2).
A alta densidade de empacotamento cristalino é consistente com o alto desempenho explosivo do PETN e indica volume livre relativamente baixo no estado sólido, o que contribui para sua sensibilidade e características de detonação.
Ponto de Fusão
Vários pontos e faixas de fusão experimentais são relatados: - 138–140 °C (faixa relatada) - 140 °C (valor único) - 140,5 °C - 138 °C
Esses valores refletem o comportamento de fusão estreita típico para um éster nitrato orgânico cristalino puro. Relata-se que o PETN detona em vez de ferver sob aquecimento intenso; o início da decomposição/detonação ocorre na faixa de 205–215 °C até cerca de 210 °C.
Solubilidade e Comportamento de Dissolução
Dados de solubilidade são heterogêneos e incluem descritores qualitativos de solventes e algumas entradas numéricas: - "menos de 1 mg/mL a 72 °F" - "0,133" (valor numérico relatado sem unidades explícitas na fonte) - "Solúvel em acetona; muito solúvel em acetona" - "Pouco solúvel em álcool, éter" - "Solúvel em benzeno, pireno; solúvel em tolueno; ligeiramente solúvel em metanol" - "Solubilidade em água: nenhuma" (relatado)
Considerando essas observações, a solubilidade em água sob condições ambiente é desprezível, excelente solubilidade em solventes orgânicos polares apróticos como acetona e solubilidade mensurável, porém baixa, em muitos solventes orgânicos não polares. Na prática, formulações farmacêuticas empregam diluição ou dispersão (p.ex., com lactose) e formulações energéticas são manejadas como pós, suspensões ou misturas desensibilizadas para controle de sensibilidade.
Propriedades Químicas
Comportamento Ácido-Base e pKa Qualitativo
Não há valor experimental estabelecido para essa propriedade no contexto atual dos dados.
Como nitrato totalmente esterificado, o PETN não possui prótons hidroxila ionizáveis e é efetivamente neutro sob faixas típicas de pH ambiental e fisiológico. Os grupos éster nitrato não são ácidos de Brønsted no sentido usual; clivagem hidrolítica ou redutiva gera produtos desnitrados (mono-, di-, tri-nitratos e pentaeritritol) em vez de simples dissociação protônica. Carga molecular formal é 0.
Reatividade e Estabilidade
O PETN é um explosivo primário e um forte éster nitrato orgânico oxidante. Notas chaves experimentalmente relatadas sobre estabilidade/reatividade incluem: - "Um explosivo extremamente perigoso, particularmente quando seco. Especialmente sensível a choque e calor. O principal perigo é a explosão instantânea por detonação." - Detona a aproximadamente 210 °C; "Explode em 205–215 °C." - Temperatura de autoignição relatada em 160 °C (observada como alta sensibilidade à decomposição/ignição). - Na decomposição emite óxidos de nitrogênio altamente tóxicos (NOx); a desnitratação libera espécies \(\ce{NO}\). - PETN é reportado como mais sensível à iniciação (choque, percussão, explosivos primários) que alguns explosivos convencionais (ex.: TNT), e sua força explosiva é superior à do TNT em comparações padrão.
Observações sobre armazenamento e estabilidade a longo prazo: - PETN pode suportar armazenamento prolongado sob condições controladas e desensibilizadas, porém "a perda de potência é acelerada pela exposição ao calor e umidade." - A presença de traços de ácido ou base (mesmo 0,01%) acelera marcadamente a deterioração. - A desensibilização por umedecimento (p.ex., "umedecido com >= 25% de água") ou adição de flematizadores/cera reduz significativamente a sensibilidade para manuseio e transporte.
Cuidados com reatividade: evitar contato com agentes redutores, ácidos ou bases fortes, aminas orgânicas, hidretos, sulfetos e nitretos; segregar de materiais incompatíveis e oxidantes fortes que possam provocar reações vigorosas ou detonação.
Parâmetros Moleculares
Peso Molecular e Fórmula
- Fórmula molecular: \(\ce{C5H8N4O12}\)
- Peso molecular: 316,14
- Massa exata / Massa monoisotópica: 316,01387170
Esses valores refletem o núcleo de pentaeritritol totalmente nitrado e são consistentes com quatro grupos éster nitrato ligados à espinha dorsal C5.
LogP e Características Estruturais
- XLogP3-AA computado: 1,4 (descritor computacional)
- LogP experimental/outros relatados: 1,6
Descritores estruturais adicionais: - TPSA: 220 - Contagem de doadores de ligações de hidrogênio: 0 - Contagem de aceitadores de ligações de hidrogênio: 12 - Contagem de ligações rotativas: 8 - Carga formal: 0 - Complexidade: 311
Interpretação: PETN é uma molécula altamente oxigenada com uma área de superfície polar muito grande devido aos múltiplos oxigênios do éster nitrato (alta contagem de aceitadores de ligações de hidrogênio), mas não possui doadores de ligações de hidrogênio. A combinação de logP moderado e TPSA alto explica sua baixa solubilidade em água, porém capacidade para alguma partição em membranas e biodisponibilidade oral em formas farmacêuticas. A funcionalidade do éster nitrato é o principal sítio para bioativação (denitração para liberação de \(\ce{NO}\)) e decomposição energética.
Identificadores Estruturais (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 fornecidos conforme recebidos; as cadeias SMILES e InChI são adequadas para buscas em quimioinformática e reprodução estrutural.)
Identificadores e Sinônimos
Números de Registro e Códigos
- Número CAS: 78-11-5
- Números EC reportados (exemplos): 201-084-3; 933-854-6; 942-390-3
- Identificadores UN/NA de transporte reportados para várias condições (exemplos): UN0411; UN0150; UN3344
- Outros identificadores de registro presentes no material fonte incluem: UNII
10L39TRG1Z, ChEBICHEBI:25879, ChEMBLCHEMBL466659, DrugBankDB06154
Sinônimos e Denominações Genéricas
Sinônimos comuns e nomes sistemáticos reportados para este composto incluem (seleção apresentada conforme reportado): PETN; Penthrite; Nitropenta; Peritrate; Tetranitrato de pentaeritritol; Pentaeritritol tetranitrato; Penthrit; Nitropentaeritritol; Tetranitrato, Pentaeritritol; 3-(nitrooxi)-2,2-bis[(nitrooxi)metil]propil nitrato; [3-nitrooxi-2,2-bis(nitrooximetil)propil] nitrato. (Existem múltiplos sinônimos adicionais e nomes comerciais/formulações nos contextos industrial e farmacopeico.)
Aplicações Industriais e Farmacêuticas
Função como Ingrediente Ativo ou Intermediário
PETN atua tanto como ingrediente farmacêutico ativo (nitrato vasodilatador de ação prolongada) quanto como material energético. Na terapia cardiovascular, tem sido utilizado em formulações orais e de liberação sustentada para profilaxia da angina do peito; sua ação farmacológica ocorre via denitração e geração de \(\ce{NO}\), ativação da guanilato ciclase solúvel e aumento do cGMP intracelular no músculo liso vascular. Em aplicações energéticas, o PETN é utilizado como explosivo de alta potência em detonadores, cordão detonante (primacord) e como componente energético em formulações explosivas plastificadas; sua alta velocidade de detonação e brisância são valorizadas para esses usos.
Contextos de Formulação e Desenvolvimento
Formas farmacêuticas historicamente empregam PETN em comprimidos de baixa dose ou cápsulas de liberação prolongada para indicações cardiovasculares; as formulações tipicamente controlam o tamanho de partícula e incluem diluentes inertes (ex: lactose) para reduzir riscos de manuseio e obter perfis de liberação apropriados. Na fabricação de materiais energéticos, PETN é produzido e processado como pós cristalinos, suspensões ou misturas dessensibilizadas (ex: umedecidas com água ou misturadas com cera/plastificante) para controlar a sensibilidade durante manuseio, conformação e carregamento.
Se for necessário um resumo conciso da aplicação além do acima exposto, não há detalhes adicionais específicos de aplicação disponíveis no contexto atual.
Especificações e Classes de Qualidade
Tipos Típicos de Classe (Farmacêutica, Analítica, Técnica)
Conceitos típicos de classes aplicáveis ao PETN: - Classe farmacêutica/USP: fabricado e testado para pureza e adequação a formas farmacêuticas; geralmente fornecido em misturas dessensibilizadas ou em formulações estabilizadas para uso medicinal. - Classe analítica: material de alta pureza usado como padrão de referência e para desenvolvimento de métodos analíticos. - Classe técnica/explosivos: materiais produzidos conforme especificações para aplicações energéticas; frequentemente fornecidos dessensibilizados (ex: umedecidos ou misturados) para transporte seguro.
Classes comerciais reportadas no material fonte: BP, EP, USP.
Atributos Gerais de Qualidade (Descrição Qualitativa)
Atributos de qualidade para PETN variam por domínio de aplicação: - Classes farmacêuticas priorizam pureza química, controle de conteúdo residual de ácido/base, tamanho de partícula consistente e estabilidade em comprimidos/cápsulas formuladas. - Classes explosivos/técnicas priorizam morfologia controlada do cristal, dessensibilização (nível de umidade, cera ou plastificante) e contaminação mínima por impurezas reativas (traços de ácidos, bases ou resíduos redutores), pois tais contaminantes aceleram decomposição ou alteram sensibilidade. - Materiais analíticos/de referência enfatizam dosagem certificada, impurezas conhecidas e concentração validada para métodos quantitativos.
Limites específicos de dosagem, perfis de impurezas ou declarações de certificação não são fornecidos no contexto atual e devem ser obtidos em especificações específicas do produto ou certificados de análise.
Resumo de Segurança e Manuseio
Perfil Toxicológico e Considerações de Exposição
PETN é farmacologicamente ativo como nitrato vasodilatador e toxicológica via formação de nitrito/metemoglobinemia em exposições extensas ou overdose. Principais riscos e considerações de exposição incluem: - Toxicidade aguda: reportada como tóxica por ingestão, contato dérmico e inalação em algumas notificações de classificação; sinais de exposição incluem cefaleia, tontura, hipotensão, dispneia, cianose e, em casos graves, convulsões ou paralisia respiratória. - Metemoglobinemia: nitratos/nitritos podem induzir metemoglobinemia; manejo sintomático inclui oxigênio e azul da metileno intravenoso quando indicado. - Carcinogenicidade: estudos de alimentação animal a longo prazo produziram evidências equívocas de neoplasias em alguns estudos com roedores; avaliações de peso de evidências reportadas no material fonte variam. - Produtos de decomposição: aquecimento ou detonação podem gerar óxidos de nitrogênio tóxicos (NOx); situações de incêndio apresentam risco de fumaças altamente tóxicas.
Para exposição aguda, medidas básicas de primeiros socorros descritas no material fonte incluem remoção da exposição, suporte respiratório e avaliação médica imediata. Terapia antídoto para metemoglobinemia (azul da metileno) é indicada em casos clinicamente significativos.
Diretrizes para Armazenagem e Manuseio
Devido ao seu caráter explosivo, orientação para manuseio e armazenamento enfatiza dessensibilização, segregação e controle rigoroso: - Dessensibilização e transporte: PETN é rotineiramente transportado e armazenado em formas dessensibilizadas (ex: umedecido com \(\geq 25\%\) de água ou dessensibilizado com \(\geq 15\%\) de fique artificial, ou misturado com \(\geq 7\%\) de cera) para reduzir sensibilidade a choque e calor. - Condições de armazenamento reportadas: armazenar abaixo de 40 °C (preferencialmente 15–30 °C), em instalações à prova de fogo separadas de agentes oxidantes fortes e materiais incompatíveis; manter recipientes bem fechados e em áreas sem acesso a drenagem/esgoto. - Precauções no manuseio: eliminar fontes de ignição, evitar atrito/choque e impacto metálico, aterrar equipamentos para prevenir descarga estática, manter material em condição úmida/dessensibilizada durante limpeza ou resposta a derramamentos, e restringir limpeza ou descarte a especialistas treinados. - Resposta a emergências e combate a incêndios: não tentar combater incêndios envolvendo grandes quantidades de carga contendo PETN; isolar e evacuar conforme especificado para explosivos; quando seguro, inundar com água como meio extintor/resfriador e resfriar recipientes adjacentes.
Para comunicação específica de riscos, transporte, embalagem e conformidade regulatória, consulte a Ficha de Dados de Segurança (SDS) do produto e legislação nacional e local aplicável. Para descarte e classificação de resíduos, materiais contendo PETN podem exigir manuseio especial e comunicação regulatória (materiais podem ser resíduos reativos/perigosos dependendo da composição e testes de reatividade).
