近日，我所复杂分子体系反应动力学研究组（1101组）刘建勇研究员、韩克利研究员团队在含能材料合成反应动力学研究方面取得新进展，揭示了新型含能材料五唑阴离子（cyclo-N₅^-）盐的合成机理。
　　现代社会对新型高能量密度材料的需求不断增长，该研究团队一直致力于含能材料的合成和爆炸反应机理的研究。与传统的基于C、H、O、N元素合成的高能材料相比，多氮含能材料具有高放能、无污染等优点，有成为新一代含能材料的巨大潜力。五唑阴离子（cyclo-N₅^-）盐是一类新型高能全氮化合物，是含能材料领域的研究热点。2017年，科研人员首次以芳基五唑、甘氨酸亚铁、间氯过氧苯甲酸为原料，成功制备出五唑阴离子晶体盐。但其产率较低，反应机理仍然未知，制约了五唑含能材料的进一步发展。鉴于上述情况，该研究团队从理论上对五唑阴离子（cyclo-N₅^-）盐的合成机理进行了深入研究。

　　研究团队前期对五唑阴离子（cyclo-N₅^-）盐的前驱体-芳基五唑的取代效应对合成过程中产率的影响规律、最佳前驱体结构与反应条件进行了研究（Chemical Communications）。在此基础上，本工作揭示了芳基五唑C-N键的选择性切断机理。研究表明，反应过程中高自旋的甘氨酸亚铁被间氯过氧苯甲酸氧化，形成高价态的铁氧配合物。该配合物可以在不破环五唑环N-N键的情况下，有效切断芳基五唑C-N键。芳基五唑和间氯过氧酸的π-π堆积作用促进了反应物多聚体的形成，会阻碍铁氧配合物对芳基五唑的进攻。如何更高效地获得铁氧配合物是提高五唑阴离子盐反应产率的关键，上述研究为五唑阴离子盐的高效合成提供了重要的理论指导。
　　相关工作发表在《物理化学快报》（The Journal of Physical Chemistry Letters）上。该工作得到科学挑战计划项目和国家自然科学基金重点项目的资助。（文/图 尚方剑、刘润泽）