Acetone, Acetone Peroxide, and Chloroacetone - Chemistry and Chemists № 1 2025

Having noticed a mistake in the text, allocate it and press Ctrl-Enter

Synthesis of Acetone Peroxide Using Sulfuric Acid and Acetone Diluted with Unknown Solvent - Part 9
Синтез перекиси ацетона с использованием серной кислоты и ацетона, разбавленного неизвестным растворителем - часть 9

After several unsuccessful attempts at this synthesis, it would have been logical to stop pursuing this method entirely. It became clear that the acetone surrogate was poorly suited for synthesizing acetone peroxide, and pure acetone was unavailable. However, a colleague who needed a polymerization initiator requested that I try again. In response, I suggested synthesizing a different peroxide, HMTD (hexamethylene triperoxide diamine), hoping it could serve as a substitute initiator for polymerization (and not solely as a sensitive explosive). However, the colleague had no experience with HMTD (although he had heard of it), so he was frankly scared.

Thus, I resumed the synthesis of acetone peroxide. Of course, repeating the previous procedure would likely yield the same negative results, so I made adjustments to the method described in Part 7 of this article.

Given the low acetone content in the surrogate, I decided to use a larger volume of it than specified in the original procedure. Increasing the amount of hydrogen peroxide, however, did not seem necessary.

One additional factor required consideration. Since water is essential to extract acetone from the hydrocarbons that compose most of this surrogate, I chose to add an equal volume of distilled water to the 30% hydrogen peroxide solution.

I used 60 ml of surrogate acetone, 30 ml of 30% hydrogen peroxide, 30 ml of distilled water, and 10 ml of sulfuric acid (36-37%). During the synthesis, I decided to perform a second extraction of acetone from the surrogate, which required an additional 20 ml of distilled water.

As you know, to separate acetone from hydrocarbons, it must be extracted with a hydrogen peroxide solution. After shaking the surrogate acetone, hydrogen peroxide, and water, I separated the aqueous layer using a separatory funnel. Previously, this would have marked the end of the extraction; however, this time, I carried out a second extraction to more fully get the acetone from the organic phase. I added another 20 ml of water to the remaining organic layer, shook it, and poured the aqueous layer into a beaker, combining it with the aqueous phase from the first extraction.

I cooled the resulting hydrogen peroxide and acetone solution in a water bath, then added sulfuric acid and stirred. No visible changes occurred; the solution remained clear and colorless, with no solid phase forming. In the prior synthesis, acetone peroxide precipitated almost immediately after adding the acid, but not in this synthesis. This resulted from the dilution of the reaction mixture with water.

After approximately 20 minutes, the solution seemed to cloud over slightly, suggesting a precipitate was forming. However, upon inspection, I realized the glass walls had simply fogged up. After wiping them, it was evident that no precipitation had occurred.

Undeterred, I left the reaction mixture in an ice bath, confident that precipitation of acetone peroxide would occur eventually. I checked the mixture after two hours. The walls of the glass were fogged up again, but when I wiped them, it turned out that the solution was cloudy this time. I left it overnight.

By the next day, a small amount of white precipitate had formed in the glass - visually estimated at 0.1-0.2 g, similar to the yield in the previous synthesis.

I began filtering, but immediately encountered a problem: the paper filter tore, allowing the solution and precipitate to pass through into the filtrate flask. The filter paper wasn't damaged by mechanical force but rather by the chemical action of hydrogen peroxide. This issue has occurred four times in my attempts to synthesize organic peroxides. Ashless filters, which are more chemically resistant and commonly used in analytical chemistry, would withstand these conditions, but I didn't have any of the necessary diameter. I had to cut filters from larger sheets of standard filter paper, which lacks that same chemical stability.

I cut a new filter from another sheet and repeated the filtration, appealing to the Gods of chemistry so that this filter would hold. Alas, it tore also, and the solution with the precipitate flowed into the flask below.

Undeterred, I cut a third filter from the third sheet of the paper. This time, the filter held up. For reasons unknown to me, this particular paper was more chemically stable. I successfully filtered and rinsed the acetone peroxide on the filter. To preserve the already meager yield, I also transferred the remaining precipitate from the two damaged filters onto the third filter. Finally, I rinsed the precipitate with a small amount of ethyl alcohol to accelerate drying.

I left the compound to dry on the filter paper at room temperature. To further speed up the drying, I placed additional sheets of filter paper beneath to absorb liquid. As soon as the crystals began to separate from the damp paper, I transferred them to a bottle and weighed them.

The yield of acetone peroxide was 0.13 g, slightly less than last time.

I called my colleague to "share the joy" of how my latest synthesis had concluded…

Photos/Video

Синтез перекиси ацетона с использованием серной кислоты и ацетона, разбавленного неизвестным растворителем - часть 9

После нескольких неудачных попыток синтеза было бы логичным полностью прекратить работу в данном направлении. Стало очевидным, что суррогат ацетона плохо подходит для синтеза перекиси ацетона (а чистый ацетон достать не удалось). Однако, коллега, которому был нужен инициатор полимеризации, попросил меня попробовать еще раз. В ответ я предложил ему синтезировать другую перекись, ГМТД (гексаметилентрипероксиддиамин, HMTD, пероксид уротропина), в надежде, что она заменит перекись ацетона в качестве инициатора полимеризации (а не только как чувствительное взрывчатое вещество). Однако, коллега не имел дела с ГМТД (хотя и слышал про него), поэтому откровенно испугался.

Таким образом, мне пришлось провести синтез перекись ацетона еще раз. Разумеется, не было смысла повторять синтез тем же способом, поскольку это привело бы к повторению отрицательного результата. Следовательно, в описанную в седьмой части статьи методику я внес изменения.

Решил, поскольку в суррогатном ацетоне мало ацетона, значит необходимо взять этой жидкости больше, чем предписывает методика. С другой стороны, увеличивать количество перекиси водорода не было смысла.

Дополнительно следовало учитывать еще один фактор. Поскольку для экстракции ацетона из углеводородов, которые составляют основную часть этого суррогата, необходима вода, я решил добавить к 30% раствору перекиси водорода равный объем воды.

Итак, я использовал 60 мл суррогата ацетона, 30 мл 30% перекиси водорода, 30 мл дистиллированной воды и 10 мл серной кислоты (36-37%). Уже по ходу синтеза решил провести вторую экстракцию ацетона из суррогата. Это потребовало еще 20 мл дистиллированной воды.

Как вы уже знаете, чтобы отделить ацетон от углеводородов, его необходимо экстрагировать раствором перекиси водорода. После того, как я встряхнул суррогатный ацетон, раствор перекиси водорода и воду, я отделил водный слой с помощью делительной воронки. В прошлый раз на этом экстракция была окончена. В этот раз я провел вторую экстракцию для более полного извлечения ацетона из органической фазы. К оставшемуся органическому слою добавил еще 20 мл воды, встряхнул. Водный слой слил в стакан и объединил его с водной фазой, полученной в результате первой экстракции.

Полученный раствор перекиси водорода и ацетона охладил на водяной бане, добавил к нему серную кислоту и перемешал. Никаких видимых изменений не произошло. Раствор остался прозрачным и бесцветным. Твердая фаза не образовалась. В прошлом синтезе осаждение перекиси ацетона началось сразу после добавления кислоты, в текущем синтезе - нет. Причиной было разбавление реакционной смеси водой.

Примерно, через 20 минут мне показалось, что раствор стал мутным - это означало, что начал образовываться осадок. Представьте мое разочарование, когда оказалось, что стенки стакана запотели. Когда я их протер, выяснилось, что раствор не мутный (осадок не начал формироваться).

Я не стал расстраиваться и оставил реакционную смесь на ледяной бане, будучи уверенным, что со временем произойдет осаждение перекиси ацетона. Проверил через два часа. Стенки стакана снова запотели, но, когда я их вытер, в этот раз оказалось, что раствор был мутным. Оставил его на ночь.

К следующему дню в стакане сформировался белый осадок, но его оказалось мало. Визуально я оценил массу перекиси ацетона в 0.1-0.2 г (примерно, как в прошлом синтезе).

Начал фильтровать. Моментально случилась неприятность - бумажный фильтр порвался, и раствор с осадком беспрепятственно вытек в колбу для фильтрата. Бумага разрушилась не из-за механической нагрузки, но в результате химического действия перекиси водорода на фильтровальную бумагу. На момент написания данных строк такое у меня случилось уже четыре раза - во время синтеза органических пероксидов. Беззольные бумажные фильтры в данных условиях устойчивы (круглые бумажные фильтры, которые используются в аналитической химии), к сожалению, у меня не было беззольного фильтра нужного диаметра. Поэтому пришлось вырезать фильтры из больших листов фильтровальной бумаги, которая такой устойчивостью не обладает.

Вырезал новый фильтр из другого листа. Повторил фильтрование, прося Богов химии, чтобы этот фильтр не порвался. Увы, фильтр опять порвался и раствор с осадком стек в расположенную снизу колбу.

Вырезал новый фильтр из третьего листа фильтровальной бумаги. В этот раз фильтр выдержал. По непонятным мне причинам данная бумага оказался в большей мере химически устойчивой. Перекись ацетона удалось отфильтровать и промыть на фильтре. Также мне пришлось перенести на третий фильтр остатки осадка с двух поврежденных фильтров, чтобы не уменьшать и так мизерный выход. В конце промыл осадок небольшой порцией этилового спирта, чтобы ускорить сушку.

Оставил осадок сушиться на фильтровальной бумаге при комнатной температуре. Чтобы ускорить сушку подложил снизу еще листы фильтровальной бумаги (они впитывали жидкость). Как только кристаллы стали отделяться от влажной бумаги, переместил их в бутылочку и взвесил.

Выход перекиси ацетона оказался 0.13 г (меньше, чем в прошлый раз).

Позвонил коллеге, чтобы его "обрадовать", сообщив, чем закончился мой последний синтез...

Having noticed a mistake in the text, allocate it and press Ctrl-Enter

Explosion of Acetone Peroxide (0.23 g) - part 10
Взрыв перекиси ацетона (0.23 г) - часть 10

So, my attempts to synthesize acetone peroxide either failed or yielded only a meager amount of the target substance. Fortunately, my colleague needed an initiator for a polymerization reaction, and it did not necessarily have to be acetone peroxide. I remembered that years ago, doctors had given me some benzoyl peroxide, which was used for exactly this purpose (making implants through polymerization). I gave the benzoyl peroxide to my colleague, hoping it would work.

I decided to detonate a small amount of acetone peroxide, that I synthesized, in a closed container. My attention fell on a small plastic cylinder with a bottom (this cylinder resembled a cap). It had a rubber stopper that could be securely inserted into the cylinder but could not be removed once in place due to a fixer inside the cylinder.

A friend of mine, aware of my needs, created a hot bridge wire from titanium and passed it through the stopper. He attached multi-core wires to the titanium wire on the outside. When I suggested that the bridge wire should be ENTIRELY inside the cylinder rather than passing through the stopper, he replied:

- So be it!

After weighing the cylinder with the stopper and wires, I poured all the acetone peroxide I had into it, compacting it with a stick. Unfortunately, the amount of acetone peroxide obtained was too small. When I tried to close the cylinder with the stopper, I encountered a problem: the stopper did not fit well and the wires interfered with closing it properly.

I should note that all operations must be conducted remotely - using tweezers, sticks, clamps, etc. One should never handle the containers with the substance or the stopper directly. Acetone peroxide can explode unexpectedly, so it's essential to plan for this risk and prioritize protection for the experimenter, especially for hands and eyes.

Finally, I managed to insert the stopper, though the wires came off in the process. Upon inspection, I found that the stopper was inserted at an angle and could not be removed due to the lock (and doing so would be dangerous). Fortunately, the titanium bridge wire was intact, with its ends protruding from the stopper.

I weighed the cylinder with the stopper, substance, and detached wires. From the difference, I calculated that the mass of the acetone peroxide was 0.23 g. Afterward, I attached crocodile clips to the titanium wire ends and measured the bridge wire's electrical resistance, which was 1.4 ohms - a bit high, but acceptable. I decided to proceed.

I secured the entire "setup" on a retort stand, placed a protective screen made of organic glass in front, and connected a 6V lead battery to the bridge wire contacts. A loud explosion followed, shattering the case into small pieces. This time, a brief flash was captured on video.

Before giving the benzoyl peroxide to my colleague, I conducted a flame test to confirm that it was indeed benzoyl peroxide and had not decomposed during storage. I'll describe how this was done in the next part.

And what about acetone peroxide? Honestly, I'm not sure. The story would have ended here if my colleague hadn't brought me some new acetone, which he claims is high-quality. On the one hand, there's no longer a need to synthesize acetone peroxide (I hope benzoyl peroxide will be suitable). On the other, it's frustrating to realize I couldn't synthesize a substance as simple to produce as copper sulfate. Setting aside the romantic allure and inherent dangers of acetone peroxide, we must acknowledge the synthesis itself is elementary.

Photos/Video

Взрыв перекиси ацетона (0.23 г) - часть 10

Итак, мои попытки синтеза перекиси ацетона, либо окончились неудачно, либо дали мизерный выход целевого вещества. Хорошая новость была в том, что моему коллеге нужен был инициатор реакции полимеризации, а это не обязательно должна быть перекись ацетона. Вспомнил, что много лет назад медики подарили мне немного перекиси бензоила, которая как раз использовалась с этого целью (изготовление имплантов путем полимеризации). Дал перекись бензоила коллеге. Надеюсь, она ему подойдет.

Небольшое количество перекиси ацетона, которое я синтезировал, решил взорвать в закрытом сосуде. На глаза попался маленький предмет, который представлял собой пластиковый цилиндр с дном (он напоминал колпачок). К цилиндру прилагалась резиновая пробка. Внутри цилиндра находился ограничитель для фиксации пробки. После того, как вы вставите пробку, ее уже нельзя будет извлечь назад.

Узнав, что мне нужно, знакомый изготовил мостик накаливания из титановой проволоки, которую пропустил через пробку. С внешней стороны он прикрепил к титановой проволоке многожильные провода. На мои возражения, что мостик накаливания должен находиться внутри корпуса ПОЛНОСТЬЮ, а не проходить сквозь пробку, знакомый ответил:

- И так сойдет!

Взвесил корпус вместе с пробкой и проводами, потом насыпал в корпус всю имеющуюся у меня перекись ацетона, утрамбовал ее палочкой. Увы, вещества было мало. Попытался закрыть цилиндр пробкой - столкнулся с проблемой. Пробка плохо подходила к цилиндру, а провода мешали ее как следует закрыть.

Напоминаю, что все операции необходимо проводить дистанционно - с помощью пинцета, палочек, зажимов и т.п., но ни в коем случае не брать емкости с веществом или пробку руками. Перекись ацетона может неожиданно взорваться - необходимо это предусмотреть и обеспечить защиту экспериментатора, прежде всего - рук и глаз.

Наконец, я смог вставить пробку, но провода слетели. При осмотре оказалось, что пробка вставлена с перекосом. Извлечь пробку назад, чтобы устранить проблему, было невозможно - не позволял фиксатор (не говоря о том, что это было бы опасно). Зато титановый мостик накаливания не пострадал - его концы торчали из пробки.

Взвесил корпус с пробкой, веществом и оторванными проводами, по разнице определил, что масса перекиси ацетона составляет 0.23 г. После этого прикрепил к концам титановой проволоки зажимы типа "крокодил" и измерил электрическое сопротивление мостика накаливания. Сопротивление оказалось равным 1.4 Ом, это много, но приемлемо. Решил продолжить.

Закрепил всю "конструкцию" с помощью зажима лабораторного штатива, поставил защитный экран из оргстекла и подключил 6 В свинцовый аккумулятор к контактам мостика накаливания. Произошел громкий взрыв, корпус разлетелся на мелкие кусочки. В этот раз на видео была зафиксирована короткая вспышка.

Кстати, перед тем как дать перекись бензоила коллеге, я провел ее испытание пламенем. Необходимо было убедиться, что это именно перекись бензоила, и что вещество не разложилось при хранении. Как это выглядело, расскажу в следующей части.

А что с перекисью ацетона? Честно говоря, не знаю. История, определенно, уже закончилась бы, если бы коллега не принес мне немного ацетона. Как он утверждает, качественного. С одной стороны, проводить синтез перекиси ацетона уже нет потребности (надеюсь, что перекись бензоила подойдет). С другой стороны, неприятно осознавать, что ты не смог синтезировать вещество, получение которого не сложнее синтеза медного купороса. Если отбросить тот романтический ореол, который окружает перекись ацетона, а также - несомненную опасность данного вещества, то придется признать, что сам синтез элементарен.