Tổng hợp và định danh cấu trúc hợp chất 3,6-Bis(3,5- dimethylpyrazol-1-yl)-1,2,4,5-tetrazine (BDT)
127 lượt xemDOI:
https://doi.org/10.54939/1859-1043.j.mst.IPE.2024.32-39Từ khóa:
BDT; Tổng hợp; Tối ưu hóa cấu trúc; DFT.Tóm tắt
3,6-Bis(3,5-dimethylpyrazol-1-yl)-1,2,4,5-tetrazine (BDT) là một hợp chất trung gian đầy hứa hẹn để tổng hợp các hợp chất mật độ dị vòng năng lượng cao khác dựa trên cơ sở vòng tetrazine. Bài báo trình bày quy trình từng bước tổng hợp BDT, phân tích và nghiên cứu cấu trúc tinh thể của nó. Cấu trúc hóa học của BDT được xác định bằng các phương pháp như FT-IR, 1H-NMR, 13C-NMR và dữ liệu từ PXRD và CCDC 254069. BDT được phân tích bằng nhiều kỹ thuật lý thuyết khác nhau như 2D fingerprint và diện tích bề mặt Hirshfeld. Hình ảnh tinh thể của BDT được xác định bằng hình ảnh trên kính hiển vi quang học. Kết quả đo đạc và tính toán cho thấy, BDT kết tinh ở dạng đơn tà nhóm P21/c, với bốn phân tử trên một ô đơn vị (Z = 4) với các tham số mạng tinh thể được tính toán như sau: a = 11,37 Å, b = 16,67 Å, c = 7,74 Å. Tỷ lệ tương tác của N...H và H...H trên tổng diện tích bề mặt Hirshfeld của BDT lần lượt là 31,9% và 45,7%. Giá trị thế tĩnh điện âm và dương tối đa của BDT lần lượt là -212,9 kJ.mol-1 và 65,6 kJ.mol-1.
Tài liệu tham khảo
[1]. Sifain, A.E., et al., "Photoactive excited states in explosive Fe (II) tetrazine complexes: A time-dependent density functional theory study". J. Phys. Chem. C. Vol. 120, No. 50, pp. 28762-28773, (2016). DOI: https://doi.org/10.1021/acs.jpcc.6b10333
[2]. Chavez, D.E., M.A. Hiskey, and R.D. Gilardi, "3, 3′‐Azobis (6‐amino‐1, 2, 4, 5‐tetrazine): A Novel High‐Nitrogen Energetic Material". Angew. Chem., Int. Ed. Engl. Vol. 39, No. 10, pp. 1791-1793, (2000). DOI: https://doi.org/10.1002/(SICI)1521-3773(20000515)39:10<1791::AID-ANIE1791>3.0.CO;2-9
[3]. Coburn, M., et al., "Oxidations of 3, 6‐diamino‐1, 2, 4, 5‐tetrazine and 3, 6‐bis (s, s‐dimethylsulfilimino)‐1, 2, 4, 5‐tetrazine". J. Heterocycl. Chem. Vol. 30, No. 6, pp. 1593-1595, (1993). DOI: https://doi.org/10.1002/jhet.5570300623
[4]. Sinditskii, V., et al., "Thermal behavior and combustion mechanism of high-nitrogen energetic materials DHT and BTATz". Thermochim. Acta. Vol. 535, pp. 48-57, (2012). DOI: https://doi.org/10.1016/j.tca.2012.02.014
[5]. Zhang, J.G., et al., "The Crystal Structure and Synthesis Mechanism of 3, 6‐Bis (3, 5‐dimethylpyrazol‐1‐yl)‐1, 4‐dihydro‐1, 2, 4, 5‐tetrazine (BDT): A Key Precursor of S‐tetrazine". J. Heterocycl. Chem. Vol. 51, No. S1, pp. E234-E240, (2014). DOI: https://doi.org/10.1002/jhet.1948
[6]. Zhang, T., et al., "Alkali metal salts of 3, 6-dinitramino-1, 2, 4, 5-tetrazine: Promising nitrogen-rich energetic materials". CrystEngComm. Vol. 21, No. 4, pp. 765-772, (2019). DOI: https://doi.org/10.1039/C8CE01827H
[7]. Stetsiuk, O., A. Abhervé, and N. Avarvari, "1, 2, 4, 5-Tetrazine based ligands and complexes". Dalton Trans. Vol. 49, No. 18, pp. 5759-5777, (2020). DOI: https://doi.org/10.1039/D0DT00827C
[8]. Ren, J., et al., "3-Nitramino-6-hydroxy-1, 2, 4, 5-tetrazine and its alkaline earth metal salts: an effective strategy to balance energy density and safety of energetic compounds". J. Energ. Mater. Vol. 39, No. 1, pp. 48-59, (2021). DOI: https://doi.org/10.1080/07370652.2020.1754968
[9]. Li, H., et al., "Nitrogen-rich salts of 3, 6-dinitramino-1, 2, 4, 5-tetrazine: syntheses, structures, and energetic properties". J. Energ. Mater. Vol. 40, No. 1, pp. 15-33, (2022). DOI: https://doi.org/10.1080/07370652.2020.1825544
[10]. Hu, L., et al., "Selecting suitable substituents for energetic materials based on a fused triazolo-[1, 2, 4, 5] tetrazine ring". ACS Appl. Energy Mater. Vol. 3, No. 6, pp. 5510-5516, (2020). DOI: https://doi.org/10.1021/acsaem.0c00487
[11]. Klapoetke, T.M., et al., "Highly Energetic Salts of 3, 6-Bishydrazino-1, 2, 4, 5-tetrazine". Cent. Eur. J. Energetic Mater. Vol. 10, No. 2, pp. 151-170, (2013).
[12]. Klapoetke, T.M., A. Preimesser, and J. Stierstorfer, "Thermally Stable 3, 6-Disubstituted 1, 2, 4, 5-Tetrazines". Z. fur Naturforsch. - B J. Chem. Sci. Vol. 68, No. 12, pp. 1310-1320, (2013). DOI: https://doi.org/10.5560/znb.2013-3237
[13]. Steinhauser, G. and T.M. Klapötke, "“Green” pyrotechnics: a chemists' challenge". Angew. Chem., Int. Ed. Engl. Vol. 47, No. 18, pp. 3330-3347, (2008). DOI: https://doi.org/10.1002/anie.200704510
[14]. Gong, Y.-H., "Synthesis electrochemical and fluorescence studies of 1, 2, 4, 5-tetrazine derivatives: towards molecular sensors for anions and electron-rich compounds and synthesis and electrochemical study of ferrocene-containing pyridinium salts", Cachan, Ecole normale supérieure, (2007).
[15]. Frisch M. J., e.a., "Gaussian 09, revision A. 01. Gaussian", Inc.: Wallingford, CT, (2009).
[16]. Spackman, P.R., et al., "CrystalExplorer: A program for Hirshfeld surface analysis, visualization and quantitative analysis of molecular crystals". J. Appl. Crystallogr. Vol. 54, No. 3, pp. 1006-1011, (2021). DOI: https://doi.org/10.1107/S1600576721002910
