3-五唑基吡啶及其衍生物作为N5－离子前体的理论研究

高能五唑离子盐的合成是含能材料领域的研究热点，五唑阴离子的制备是合成高能五唑离子盐的关键步骤。为了拓宽五唑阴离子的来源，寻求稳定性更好，性能更优的五唑阴离子前体，采用密度泛函理论计算研究了3-五唑基吡啶及其衍生物的桥连C—N键和五唑环的稳定性。结果表明：除—OH、—OMe、—N（Me）₂对位取代物外，3-五唑基吡啶及其—NO₂、—CN、—NF₂对位取代，—NO₂、—CN、—NF₂、—OH、—OMe、—N（Me）₂间位取代，—NO₂、—CN、—NF₂、—OH、—OMe、—N（Me）₂对位和间位双取代物的桥连C—N键断裂所需的能量E_a1均小于苯基五唑，说明这些化合物比苯基五唑更易于得到五唑阴离子。—OMe、—N（Me）₂对位取代，—OMe、—N（Me）₂间位和对位双取代物的五唑环破裂的能垒E_a2与苯基五唑相当，说明这些化合物的五唑环具有较好的稳定性。—N（Me）₂间位取代物的E_a1和E_a2的差值ΔE最小，说明该化合物在切断桥连C—N键获得N₅ˉ离子过程中，最易维持五唑环的稳定。相比于苯基五唑，—N（Me）₂间位取代和双取代的3-五唑基吡啶具有较低的ΔE_a1、较高的ΔE_a2和较低的ΔE，说明其具有替代苯基五唑作为五唑阴离子前体的潜力。