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含能材料合成中的氮链扩增方法

2021-03-08丁可伟李陶琦卜建华郭松松葛忠学

火炸药学报 2021年1期

朱 勇,丁可伟,2,肖 川,李陶琦,卜建华,刘 卫,郭松松,葛忠学,2

(1.西安近代化学研究所,陕西 西安 710065;2.氟氮化工资源高效开发与利用国家重点实验室,陕西 西安 710065;3.中国兵器科学研究院,北京 100089)

引 言

全氮材料是一类由氮原子构成的材料,基于氮氮单键(159kJ/mol)、双键(419kJ/mol)和三键(946kJ/mol)之间的平均键能差,由单键或双键组成的全氮材料分解为三键的氮气时伴随着巨大的能量释放[1-4]。与传统的能源材料相比,全氮材料具有高密度、高生成焓、超高能量水平及分解产物清洁无污染等优点。因此全氮材料有望作为新一代超高能材料的候选,在航空航天、武器装备等领域具有广阔的应用前景[5-6]。

全氮材料的制备是一项涉及多学科、多方法的综合性工程[7-11],但化学合成是其中重要的途径或环节。诺贝尔化学奖得主Sharpless教授说化学的核心或本质就两件事:一是CONNECTIONS(连接);二是FUNCTIONS(功能)[12]。目前理论预测了很多具有超高能量密度“功能”的全氮化合物[13-18],但却少有将氮结构单元或原子“连接”成目标化合物的方法。因此,氮氮键成键方法是目前该领域研究的重点。借鉴已有的成键反应,开拓全氮结构的合成方法和理论,分析反应机理,认识产物的稳定规律,逐步形成并完善全氮结构的构建策略。

1 氮-卤键叠氮取代反应

叠氮基(R—N3)对N原子上卤素(N—X)的取代反应是合成N—N单键的最常见反应之一,但目标产物的稳定性受底物结构的影响很大,因此这类反应的成功案例并不多见。

图的合成路线

1.2 [N3NFO]+的合成

早在1968年,Christe等[32-34]就发现在F3NO和BF3、AsF等路易斯酸形成的复合物中存在F2NO+离子,并对F2NO+离子进行了详细研究。……

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