多氮化合物的设计与合成(3)
含氮量高达82.35%的5—氨基四唑可以合成很多的四唑衍生物，分子结构式如下图所示：
图1.2 5-氨基四唑结构式
1.2.3 四唑类化合物的应用
四唑衍生物及其含能盐的结构中不含氧原子，所以其拥有较好的安全性以及稳定性,并且它们的能量密度很高，爆炸速度也比较高。偶氮四唑的有机含能盐开创了高生成焓无氧炸药的先河。较低的灵敏度，较高的能量密度以及良好的燃耗性能是四唑类化合物的优秀特点，其可以作为新型推进剂来使用。
四唑类化合物除了可以被当做含能材料使用以外，其在医药方面也有重要的作用，例如：氯沙坦等药物可以用来治疗心血管疾病。
1.2.4 五唑类含能化合物
五唑环，顾名思义，即环上五个原子都是氮原子的五元环，它的结构与环戊二烯非常相似。五唑环非常不稳定，但五唑类化合物却是高能密度材料的候选，因为这类化合物对环境友好并且它们具有很高的能量的密度。在常温下，五唑类化合物容易分解，但其依然为研究的热点。目前，在众多的五唑类化合物中，仅有芳基五唑是能够稳定存在的，所以五唑类化合物的研究并没有大的发展。
1.3 氮簇含能材料的研究
断裂三个C—C键所需的能量为1068 KJ/mol，而断裂一个碳碳三键所需的能量为813
表1.1 C—C与 N—N键键能[3]
类型 单键kJ /mol 双键kJ /mol 三键kJ /mol
C—C 356 598 813
N—N 160 418 946
KJ/mol，能量多出255KJ/mol，而断裂三个N—N键所需的能量比断裂一个氮氮三键所需的能量少466KJ/mol，所以可以得到氮簇含能材料具有很大的能量，且氮簇化合物分解时产生氮气，防止了二次破坏。但也正是由于氮簇化合物的高能量，使得氮簇化合物很不稳定，与很多碳氢化合物被合成发现相反，氮簇化合物很难被合成。做个假设，1mol氮原子簇合物N2n（n≥2）分解得到N2，可以产生466KJ/mol的能量，氮簇化合物的高能量密度，分解产生无害的氮气使得氮簇化合物成为理想的含能材料研究对象。曾有实验证明四面体构型的N4的存在，但至今为止，尚没有实验得到实体N4。A．Vogler曾在光分解顺式叠氮化钯的叶立德试剂时观测到λmax=380nm的峰，预估为分解时产生的环状N6的峰。理论上N6是存在的，但至今尚未合成出来。因为在众多的试验中观测到氮原子数大于3的氮簇化合物的存在，所以推测这些物质为介稳态物质。虽然可以短时间存在，但由于势能面上位阱很浅，所以易于分解且不易合成。
1.4 叠氮类化合物含能材料的研究
叠氮类化合物具有很高的能量密度，但其稳定性与敏度较差，所以叠氮类化合物的研究较为缓慢。在国内外众多研究人员的努力下，合成了以下具有代表性的叠氮化物：4，4'，6，6'-四（叠氮基）偶氮-l，3，5-三嗪（TAAT）；3，6-双（叠氮基）-l，2，4，5-四嗪（DAT）；2，4，6-三（叠氮基）-l，3，5-三嗪（TAT）；4，4'，6，6'-四（叠氮基）肼基-l，3，5-三嗪（TAHT）[5]。