Версия для печати

Мезоионное соединение в роли энергоёмкой жидкости

Ионные жидкости находят все более широкое применение в химической технологии. Одно из важных приложений – их предлагаемое использование в качестве энергоемких материалов, например компонентов жидких ракетных топлив. По сравнению с «классическими» компонентами жидких топлив, такими как несимметричный диметилгидразин, энергетические ионные жидкости имеют ряд преимуществ. Они менее летучи, обладают большей плотностью, являются менее токсичными. Однако большинство исследованных на данный момент таких жидкостей являются кислород-дефицитными и могут быть использованы только вместе с внешним окислителем. В свою очередь, внедрение мезоинного пятичленного гетероцикла (цикла с делокализованными положительным и отрицательным зарядами) позволяет получить высокоэнергетические ионные соединения.

Учёными из Институту химической физики им Н.Н. Семёнова (ИХФ) РАН и Иннститута органической химии им. Н.Д. Зелинского (ИОХ) РАН продолжены ранее начатые исследования мезоионных 3-R-1,2,3,4-оксатриазол-5-онов (азасиднонов) и посредством двухкомпонентной реакции конденсации N-метил-N-нитрозогидразина с фосгеном в присутствии карбоната калия синтезирован простейший стабильный представитель ряда – 3-метилазасиднон.

Это соединение представляет собой первый пример энергоёмкой мезоионной жидкости, и его свойства до настоящего времени были неизвестны. Оказалось, что данное соединение, являясь жидким при комнатной температуре, имеет наибольшую плотность среди всех известных метилированных пятичленных гетероциклов (1.49 г/см³) и обладает приемлемой летучестью, хорошей термической стабильностью, а также нечувствительно к ударным нагрузкам. Выяснилось, что эффективность горения 3-метилазасиднона сопоставима с эталонной энергетической ионной жидкостью – 2-гидроксиэтилгидразиний нитратом. Таким образом, полученный азасиднон является перспективным функциональным материалом для разработки «зелёных» моно- и бикомпонентных топлив.

«Наличие двух атомов кислорода в азасидноновом цикле обеспечивает удовлетворительный кислородный баланс и, как следствие, высокие энергетические характеристики при использовании 3-метилазасиднона как в качестве монотоплива, так и в модельных композициях с окислителем», – прокомментировал один из авторов публикации, кандидат технических наук Никита Вадимович Муравьев.

Источник: Colab