Recentemente, uma equipe de pesquisa liderada pelo Prof. Liu Jianyong e Prof. Han Keli do Instituto de Física Química de Dalian (DICP) da Academia Chinesa de Ciências desvendou o mecanismo sintético do novo material energético do ciclo-N ₅ ^- sal. Seus resultados foram publicados no Journal of Physical Chemistry Letters .

Comparado com o C tradicional, H, N, Materiais energéticos à base de O, polinitrogênios têm maior armazenamento de energia química e nenhuma poluição, tornando-os um dos candidatos mais promissores para o novo material de alta energia.

Em 2017, a síntese em massa de ciclo-N ₅ ^- sal de arilpentazol por meio do tratamento de Fe (Gly) ₂ e m-CPBA foi alcançado. Contudo, o baixo rendimento de produção e o mecanismo de reação desconhecido restringem a aplicação de ciclo-N ₅ ^- como material energético.

Os pesquisadores realizaram um estudo mecanístico aprofundado sobre a síntese de Cyclo-N ₅ ^- . Eles estudaram a síntese de arilpentazol, que é o precursor do ciclo-N ₅ ^- , deu o mecanismo sintético completo do arilpentazol, e discutiu o efeito do substituinte. Esses resultados revelaram a estrutura e as condições de reação adequadas para a produção de arilpentazol com maior rendimento.

Com base nos resultados acima, o presente estudo revelou o mecanismo de clivagem seletiva da ligação C-N no arilpentazol. O bisglicinato ferroso em estado de alta rotação (Fe (Gly) ₂ ) é primeiramente oxidado por m-CPBA, levando à formação de um complexo oxo de alta valência de ferro (IV). Este intermediário Fe (IV) -oxo pode romper efetivamente a ligação C-N no arilpentazol, enquanto mantém o anel pentazol intacto.

Além do mais, o efeito de empilhamento π-π entre arilpentazol e m-CPBA promove a formação de dímeros e trímeros, que impede o Fe-oxo de atacar a ligação C-N do arilpentazol. Como obter efetivamente a estrutura ferro (IV) -oxo é a chave para aumentar o rendimento de ciclo-N ₅ ^- .

Este estudo fornece orientação teórica valiosa para a síntese eficiente de ciclo-N ₅ ^- . Foi apoiado pelo Science Challenge Project e pela National Natural Science Foundation of China.