Синтез и механизмы термического разложения полиазотных молекулярных комплексов на основе производных 1,2,4,5-тетразина и 4,4´,5,5´-тетранитро-2,2´-диимидазола Полиазотсодержащие гетероциклы, такие как производные имидазола, триазола, тетразола, триазина и тетразина, широко используются при конструировании новых перспективных высокоэнергетических материалов. 1,2,4,5-Тетразины, как наиболее насыщенные гетероатомами азины, и их азоланнелированные производные относятся к числу наиболее привлекательных объектов для создания новых энергоёмких соединений.
При разработке энергетических материалов крайне важно поддерживать баланс между чувствительностью к внешним факторам и энергетическим запасом. Как правило, целевые характеристики по энергетике, плотности и термической стабильности достигаются путем включения эксплозофорных групп (NO2, ONO2, N3, N-оксид, NF2 и др.) и стабилизирующих заместителей (аминогруппы или конденсированные азольные фрагменты).
Один из современных подходов, позволяющих более точно контролировать свойства энергетических материалов является использование двух органических высокоэнергетических соединений в виде сокристаллов или в качестве катиона и аниона в солях. Соли с энергонасыщенным органическим катионом и анионом могут быть синтезированы посредством реакций обмена или кислотно-основных взаимодействий, тогда как сокристаллы обычно образуются путем совместной кристаллизации из растворов. В этих соединениях дополнительная стабилизация достигается за счет энергии межмолекулярных водородных связей и π-стекинг-взаимодействий.
Данному направлению посвящена работа к.т.н. А.В. Станкевича, к.х.н. С.Г. Толщиной, А.В. Коротиной, к.х.н. Р.И. Ишметовой, Н.К. Игнатенко, к.х.н. Е.Б. Горбунова, к.х.н. Г.Л. Русинова. В состав коллектива авторов вошли сотрудники нашего Института, а также коллеги из Российского Федерального Ядерного Центра – Всероссийского научно-исследовательского института технической физики имени академика Е.И. Забабахина. Результаты исследования опубликованы в журнале «FirePhysChem».
Авторами работы представлен синтез новых полиазотсодержащих молекулярных комплексов на основе производных 1,2,4,5-тетразина и 4,4′,5,5′-тетранитро-2,2′-диимидазола (ТНБИ). Проведены экспериментально-расчётные исследования энергетического вклада различных компонентов сокристаллов в термическую стабильность ТНБИ. Термостойкость молекулярных комплексов оценивалась с помощью дифференциальной сканирующей калориметрии и термогравиметрического анализа, а также были рассчитаны их энергетические характеристики. Выполнен полнопрофильный анализ кривых термического анализа и расчет кинетических параметров для всех стадий термического разложения. Показана высокая термическая стабильность комплексов до 190°C. Энергия активации различных химических реакций в твердой фазе для рассматриваемой серии кристаллических комплексов варьируется от 179 кДж/моль до 306 кДж/моль. Порядок реакции при инициировании разложения с интенсивностью термического воздействия 10 °C/мин варьировался от 0,3 до 6,0.
Материалы работы расширяют фундаментальные представления о направленном конструировании высокоэнергетических систем и физико-химических механизмах их термического разложения. Результаты позиционируют метод совместной кристаллизации как эффективный инструмент для создания стабильных молекулярных комплексов, способных превосходить исходные компоненты по теплостойкости.
Работа выполнялась при поддержке РНФ, грант № 24-13-00420.
Ссылка на статью:
https://doi.org/10.1016/j.fpc.2026.04.001Сообщайте о ваших научных новостях в сообщения канала!
#новыестатьи #лабГС
🌐
Наш сайт 👻
Подписаться 📲
Подписаться 📲
Подписаться
