四嗪缝合的肼五唑盐对：基于弱相互作用的性能调控

《Crystal Growth & Design》：Tetrazine-Stitched Hydrazinium Pentazolate Pair: Weak-Interaction-Driven Performance Control

新型高能材料DHTDP通过引入肼基团和环五硫代阴离子，显著提升爆炸性能与稳定性，氢键和π-π堆积作用起关键结构稳定作用。

　　

设计出既具有优异爆轰性能又高度稳定的材料是一项重大挑战，也是一个重要目标。(N₂H₅)⁺N₅^–被认为是一种有前景的非金属五氮酸盐，但其较低的撞击敏感性和较强的吸湿性阻碍了其实际应用的发展。在这项研究中，我们通过将肼基（强氢键供体）策略性地引入四嗪环结构，并加入两个cyclo-N₅^–阴离子，制备出了3,6-双(肼-2-离子)-1,2,4,5-四嗪五氮酸盐（DHTDP）。通过对晶体结构的分析，以及电势场、Hirshfeld表面能和基于Hirshfeld分配分析的独立梯度模型的研究，我们发现了氢键作用和π-堆叠效应对DHTDP稳定性的贡献。得益于丰富的氢键（N···H–N和N–H···N）及π–π相互作用（T形堆叠和面对面堆叠），DHTDP表现出更优的性能（爆速：v_D = 9378 m s^–1，爆压：P = 34.8 GPa）、更高的分解温度（T_d = 130.6 °C）和更低的敏感性（撞击敏感度：IS = 39 J，摩擦敏感度：FS = 80 N），优于(N₂H₅)⁺N₅^–。此外，DHTDP的活化能（E_a = 127.29 kJ mol^–1）也更低，点火延迟时间（ID = 20 ms）也比HMX、CL-20、TKX-50等典型高能材料更短。这些特性表明，即使是微弱的相互作用也能显著影响材料的物理化学性能，因此DHTDP在推进剂和助推爆炸物中的应用前景十分广阔。