近日，大連化物所復雜分子體系反應動力學研究組（1101組）劉建勇研究員、韓克利研究員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(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，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(fā)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(guī)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(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(fā)表在《物理化學快報》（The Journal of Physical Chemistry Letters）上。該工作得到科學挑戰(zhàn)計劃項目和國家自然科學基金重點項目的資助。（文/圖 尚方劍、劉潤澤）
