建立五元芳香氮环打开门新的高能火箭燃料和炸药
一个芳环氮原子的稳定合成研究人员首次在中国。这一壮举使他们获得新的信息关于这个奇怪的阴离子通过应用技术,以前是不可能的。研究具有显著的根本利益,而且可能导致改进火箭燃料的发展或爆炸物。
二氮三键是在化学最强的债券。这意味着含氮化合物如叠氮化可以分解非常exothermically,有用的高能量密度材料。氮的比例强烈影响材料的能量密度,因此纯氮材料会有明显的吸引力。然而,没有中立的同素异形体的氮在标准温度和压力,,只有两个稳定polynitrogen离子曾被隔离。
第三种可能,阴离子cyclo-N5- - - - - -,兴奋的重大利益,因为理论的动力学稳定性。这是2002年隔离在电喷雾电离质谱的实验通过卡尔Christe美国南加州大学的和同事2并最近发现在溶液中,3但从未存在于一个稳定的化合物。附加一个苯环含有强电子基集团可以稳定离子在低温下两国芳π-systems接合。然而,隔离自由离子困扰着研究人员因为氮环的碳氮键是强于n n债券。
在新的研究中,陆Bingcheng胡、明和他的同事们南京科技大学在中国和其它地方治疗3,5-dimethyl-4-hydroxyphenylpentazole两个试剂的解决方案:米-chloroperbenzoic酸裂解碳氮键和亚铁bisglycinate稳定结果cyclo-N5- - - - - -离子。空气净化后,他们孤立的稳定的白色固体(N5)6(H3O)3(NH4)4Cl。自由cyclo-N5- - - - - -离子是由氢键稳定对H3O+和NH4+组,允许保持稳定的化合物117°c .研究者cyclo-N之前不可能进行一些分析5- - - - - -离子,测量键长度和角度,所有的同意理论预测。
研究人员目前正在寻求其他更能源密集cyclo-N5- - - - - -化合物。包含大量的水分子离子,氯离子和其他非能源官能团,”解释团队成员Bingcheng胡锦涛和明路,“所以我们文章的材料不适合作为一个爆炸性的。下一步是使用金属阳离子和/或高氮阳离子cyclo-N陷阱5- - - - - -”。
克里斯托弗·康明斯麻省理工学院的,我们说,纸”添加一个无机芳香性的故事的新篇章。Christe认为巨大的挑战,未来和潜在的巨大机会,。“同素异形体是氮,对我来说,一个巨大的知识和科学的挑战,”他说。“国防组织非常感兴趣看到他们可以投入多少化学能量材料…Polynitrogens显然是任何材料的潜在顶尖高手。”
引用
1 C Zhang et al,科学,2017,355年,374 (DOI:10.1126 / science.aah3840)
2 Vij等,Angew。化学。,Int. Ed.,2002,41,3051 (DOI:10.1002 / 1521 - 3773 (20020816)41:16 < 3051::AID-ANIE3051 > 3.0.CO; 2 t)
3 B Bazanov等,Angew。化学。,Int. Ed.、2016、55、13233 (DOI:10.1002 / anie.201605400)
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