近日，大連化物所復(fù)雜分子體系反應(yīng)動力學(xué)研究組（1101組）劉建勇研究員、韓克利研究員團(tuán)隊(duì)在含能材料合成反應(yīng)動力學(xué)研究方面取得新進(jìn)展，揭示了新型含能材料五唑陰離子（cyclo-N5-）鹽的合成機(jī)理。
現(xiàn)代社會對新型高能量密度材料的需求不斷增長，該研究團(tuán)隊(duì)一直致力于含能材料的合成和爆炸反應(yīng)機(jī)理的研究。與傳統(tǒng)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(yōu)點(diǎn)，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(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。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(chǎn)率較低，反應(yīng)機(jī)理仍然未知，制約了五唑含能材料的進(jìn)一步發(fā)展。鑒于上述情況，該研究團(tuán)隊(duì)從理論上對五唑陰離子（cyclo-N5-）鹽的合成機(jī)理進(jìn)行了深入研究。
研究團(tuán)隊(duì)前期對五唑陰離子（cyclo-N5-）鹽的前驅(qū)體-芳基五唑的取代效應(yīng)對合成過程中產(chǎn)率的影響規(guī)律、最佳前驅(qū)體結(jié)構(gòu)與反應(yīng)條件進(jìn)行了研究（Chemical Communications）。在此基礎(chǔ)上，本工作揭示了芳基五唑C-N鍵的選擇性切斷機(jī)理。研究表明，反應(yīng)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(jià)態(tài)的鐵氧配合物。該配合物可以在不破環(huán)五唑環(huán)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 - 堆積作用促進(jìn)了反應(yīng)物多聚體的形成，會阻礙鐵氧配合物對芳基五唑的進(jìn)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(yīng)產(chǎn)率的關(guān)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(dǎo)。
相關(guān)工作發(fā)表在《物理化學(xué)快報(bào)》（The Journal of Physical Chemistry Letters）上。該工作得到科學(xué)挑戰(zhàn)計(jì)劃項(xiàng)目和國家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目的資助。（文/圖 尚方劍、劉潤澤）
