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大連化物所揭示五唑陰離子鹽的合成機理

2020-02-28 大連化學物理研究所
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  近日,中國科學院大連化學物理研究所復雜分子體系反應動力學研究組研究員劉建勇、韓克利團隊在含能材料合成反應動力學研究方面取得新進展,揭示了新型含能材料五唑陰離子(cyclo-N5-)鹽的合成機理。

  現代社會對新型高能量密度材料的需求不斷增長,該研究團隊一直致力于含能材料的合成和爆炸反應機理的研究。與傳統的基于C、H、O、N元素合成的高能材料相比,多氮含能材料具有高放能、無污染等優點,有成為新一代含能材料的巨大潛力。五唑陰離子(cyclo-N5-)鹽是一類新型高能全氮化合物,是含能材料領域的研究熱點。2017年,科研人員首次以芳基五唑、甘氨酸亞鐵、間氯過氧苯甲酸為原料,成功制備出五唑陰離子晶體鹽。但其產率較低,反應機理仍然未知,制約了五唑含能材料的進一步發展。鑒于上述情況,該研究團隊從理論上對五唑陰離子(cyclo-N5-)鹽的合成機理進行了深入研究。

  研究團隊前期對五唑陰離子(cyclo-N5-)鹽的前驅體-芳基五唑的取代效應對合成過程中產率的影響規律、最佳前驅體結構與反應條件進行了研究(Chemical Communications)。在此基礎上,本工作揭示了芳基五唑C-N鍵的選擇性切斷機理。研究表明,反應過程中高自旋的甘氨酸亞鐵被間氯過氧苯甲酸氧化,形成高價態的鐵氧配合物。該配合物可以在不破環五唑環N-N鍵的情況下,有效切斷芳基五唑C-N鍵。芳基五唑和間氯過氧酸的π-π堆積作用促進了反應物多聚體的形成,會阻礙鐵氧配合物對芳基五唑的進攻。如何更高效地獲得鐵氧配合物是提高五唑陰離子鹽反應產率的關鍵,上述研究為五唑陰離子鹽的高效合成提供了重要的理論指導。

  相關工作發表在《物理化學快報》(The Journal of Physical Chemistry Letters)上。該工作得到科學挑戰計劃項目和國家自然科學基金重點項目的資助。

大連化物所揭示五唑陰離子鹽的合成機理

打印 責任編輯:葉瑞優

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