立体化学和区域化学影响化合物的爆炸潜力

“好吧,你只是要把它炸了,立体化学和区域化学都不重要了。炸药研究人员的这种先入之见现在被第一次对高能环丁烷异构体的研究打破了。在这些化合物中,研究人员发现了一种火箭推进剂,其冰点远低于常用的推进剂nitropentaglycerin固体炸药威力比三硝基甲苯(TNT)。

自150多年前被发现以来,TNT一直是可熔浇注炸药的最先进技术,即在100°C以下熔化的化合物,然后可以倒入模具中。但TNT有毒,在生产过程中会产生大量废物,而且“与CL-20、HMX或RDX相比,它完全是输家”,energetics研究人员说亚当Matzger他来自美国密歇根大学,并没有参与这项研究。科学家们长期以来一直在寻找TNT的替代品,这种化合物具有更高的爆炸威力,但仍然是可熔浇注的。

一个由杰西萨巴蒂来自美国陆军研究实验室和菲尔Baran斯克里普斯研究所的一项研究表明,他们可以通过简单地改变原子的空间排列来微调炸药的性质。

Sabatini说,虽然这对合成化学家来说并不奇怪,但对许多在能量学领域工作的人来说却很奇怪。在这里,立体化学和区域化学被忽略了,因为异构体通常被预测具有类似的爆炸威力。

立体化学和区域化学对含能材料的影响

来源:©2019美国化学学会

立体化学和区域化学在新型炸药的研制中一直被忽视

Baran说,虽然合成过程“不是在公园里散步”,但该团队制造了1,2,3,4-四(硝基甲基)环丁烷的四种立体异构体和两种区域异构体。其中唯一的一种液体是立体异构体,其冰点低于- 40°C,这使得它可以用作火箭推进剂。它的冲击敏感度较低,密度比普通的推进剂增塑剂硝化五甘油酯(已在-3°C冻结)更高。

但研究人员最感兴趣的化合物是一种区域异构体。结果证明,它的爆压比TNT高出25%,熔点也在可熔浇注料范围内。

马茨格说:“我曾预料到房产会发生变化,但没有这里看到的那么剧烈。”“我认为,对我来说,最重要的事情是,即使使用我们用来预测高能材料性质的最现代的方法,这些都是不可预测的。”

然而,其中一种化合物不太可能很快取代TNT。“我总是告诉人们,与能量学的发展相比,药物的发展是闪电般的,”Matzger笑着说,并指出创造新的炸药配方并将它们整合到工程系统中需要很长时间。

尽管如此,萨巴蒂尼希望他们的工作能激励其他人。“对于那些在能量学领域的人,我想说,忽视立体化学和区域化学将是你自己的风险。”