CrystEng Comm：一种π堆积型高稳定不敏感能盐及其不敏感能盐

我团队在《CrystEng Comm》（中科院3区，影响因子3.756）发表了题为“A π-stacking highly stable insensitive energetic inner salt and its insensitive energetic salts”的研究论文，我团队博士研究生张锦浩为第一作者，金波教授为通讯作者，西南科技大学为第一通讯单位。

【研究背景】

将三氮唑与羟基四氮唑结合，设计了富氮能材料5-(1H-1,2,4-三唑-4鎓-3-基)-四唑-1-氧。单晶x射线衍射测试表明，最终产物为内盐5-(1H-1,2,4-三唑-4鎓-3-基)- 1H -四唑-1-氧一水合物(TzTO·H₂O, 1·H₂O)。这是由于三唑的吸电子作用。含能盐分子内部结构中独特的电荷分布可以极大增强分子间的相互作用，从而提高分子的稳定性。强离子化和静电以及氢键的相互作用会减小分子间的间隙，使晶体排列得更紧密，从而形成更致密的高能材料。能盐有时表现出与其母体分子完全不同的特性，如堆积模式，以提高其安全性和稳定性。对于某些酸性配体，其铵盐、羟胺盐、二铵盐具有良好的爆轰性能和安全性，得到了广泛的研究。因此,以TzTO为酸性母体合成了三种含能盐，即铵盐、羟胺盐和二铵盐。单晶x射线衍射测试表明，这些能盐结构中的π -π堆积和氢键等弱相互作用有助于提高热稳定性和降低机械灵敏度。因此，新型含能材料的设计和合成应着眼于弱相互作用(π堆积和氢键)，以提高含能材料的热稳定性和不敏感性。

【工作简介】

(a) 1·H₂O的分子结构图，(b)沿c轴的层排列图，(c)沿b轴的晶体排列图

本研究合成了一种新型富氮分子内盐TzTO及其三种能盐2-4，并对其进行了表征。化合物1 ~ 4的结构用单晶x射线衍射测定。经过一个完善的四步反应，得到了高收率的1·H₂O。单晶x射线衍射、热稳定性和灵敏度测试表明，化合物1-4具有优异的热稳定性和不灵敏度，这是其晶体结构中π堆积和氢键网络的共同作用。即使盐3的最坏热分解温度(T_d,3 = 238℃)也优于RDX (T_d,RDX = 203℃)，与TNT (T_d,TNT = 240℃)相当。化合物1 ~ 4具有良好的爆轰性能(D≥7757 ms-1,P≥24.1 GPa)。

文章链接：https://doi.org/10.1039/d3ce00209h