Лаборатория азотсодержащих соединений (№19)

• Полиазотные и азот-кислородные гетероциклические системы.
• Химия 1,2,5-оксадиазолов.
• Химия гетероциклических N-оксидов.
• Электрохимический синтез полиазотистых гетероциклов.
• Химия гликольурилов и их аналогов.
• Химия имидазотриазинов и имидазотиазолотриазинов.
• Синтез и свойства энергоемких материалов.
• Синтез и свойства экзогенных доноров оксида азота (II).
• Производные гликольурилов в супрамолекулярной химии.

✓   Разработана и синтезирована серия новых высокоэнергетических материалов — тетрациклических фуроксанилазолов с мостиковыми азо-группами, содержащих эксплозофорные заместители. Синтезированные структуры обладают высоким содержанием азота и кислорода (68,8-76,9%), высокой термостабильностью, а также хорошими экспериментальными плотностями (1,62–1,88 г/см³). Полученные соединения имеют выдающиеся величины энтальпии образования (846-1720 кДж/моль) и, как следствие, отличные детонационные характеристики (скорости детонации 7,66−9,09 км/с и давления детонации 25,0−37,7 ГПа).

✓  Описана новая реакционная способность пиридиниевых илидов в реакции с аннелированными 4-оксотиазолидин-5-илиденами в качестве электронодефицитных алкенов, включающая каскадный процесс присоединения/отщепления по Михаэлю. Этот метод обеспечивает широкий спектр функционализированных продуктов исходя из диполярофилов с различными заместителями в гетероциклической системе, а также пиридиниевых солей с различными электроноакцепторными группами в мягких условиях с выходами от хороших до практически количественных.

✓  Удалось синтезировать ряд S-алкилзамещенных тиогликольурилов путем алкилирования соответствующих тиогликольурилов галогеналканами. Полученные соединения были протестированы на фунгицидную активность в отношении шести фитопатогенных грибов из разных таксономических классов, а также в отношении двух патогенных видов дрожжей. Несколько синтезированных структур были сопоставимы или даже превосходили по активности коммерческое фунгицидное средство триадимефон. Было также показано, что ингибирующая активность исследованных соединений возрастала с увеличением длины алкильной цепи у атома серы. Дальнейшие исследования в этом направлении будут сфокусированы на оценке фунгицидной активности S-алкилтиогликолурилов in vivo и выяснении механизма их действия.

✓  Впервые были синтезированы новые гибридные энергетические материалы на основе фуроксана, 3,3-динитроазетидина и тринитроэтильного фрагмента. Полученные структуры имеют положительный кислородный баланс по CO, отличные детонационные характеристики и умеренную чувствительность к удару и трению. Эти показатели позволяют использовать их в качестве бустерных взрывчатых веществ или окислителей. Геометрический анализ кристаллической упаковки синтезированных энергетических материалов свидетельствует о том, что заместители NO2 при азетидине образуют ряд коротких межмолекулярных и множественные сильные O⋯O взаимодействия между группами NO2. Анализ полученных результатов показал, что анизотропия и прочность кристаллической упаковки вместе с наличием внутримолекулярных вторичных взаимодействий служат хорошим объяснением наличия чувствительности к удару у синтезированных структур. Эти данные могут быть использованы в дальнейшем для получения высокоэнергетических материалов со сбалансированными свойствами.

✓  Из доступных производных метилфуроксана были получены новые гипергольные ионные жидкости, впервые содержащие в своём составе 1,2,5-оксадиазольный цикл в катионной части, а также эксплозофорные анионы. Благодаря хорошим значениям плотности (1.21–1.47 г/см³) и высоким энтальпиям образования (278—981 кДж/моль) полученные соединения обладают хорошими детонационными характеристиками, а в присутствии хлорида меди (I) дополнительно приобретают гипергольные свойства при контакте с перекисью водорода. С учётом нечувствительности ионных жидкостей данного ряда к удару и высокого содержания азота и кислорода в своём составе (до 64,4%), соединения данного класса имеют потенциал для практического использования в качестве топливных компонентов.

✓  Синтезирована серия новых высокоэнергетических структур, представляющих собой последовательность бифуроксанов, обогащенных эксплозофорными нитро- и азо группами. Синтезированные соединения сочетают в себе необходимые физико-химические свойства и отличные энергетические характеристики. Они имеют высокие плотности, приемлемую термическую стабильность, высокие энтальпии образования и положительный кислородный баланс по СО. Благодаря такому выгодному комплексу свойств, полученные высокоэнергетические вещества обладают высокими скоростями детонации и отличными теплотами взрыва. Полученные результаты обеспечивают большой потенциал применения полученных структур на основе фуроксана в качестве высокоэнергетических материалов нового поколения.

✓  Разработан электрохимический метод селективного синтеза 1,2,3-триазол-1-оксидов. Получение этих структур путем прямого окисления соответствующих 1,2,3-триазолов невозможно, а существующие подходы к их синтезу являются многостадийными и не универсальными. Разработанный метод включает в себя внутримолекулярное образование связи N–N окислением легкодоступных оксиминогидразонов в электрохимических условиях. Процесс совместим с широким кругом исходных соединений и позволяет получать 1,2,3-триазол-1-оксиды с высокими выходами. Проведенные исследования синтезированных структур позволили сделать вывод о перспективности их дальнейшего использования в качестве энергетических материалов и доноров монооксида азота.

✓  Синтезированы неизвестные ранее энергоемкие 1,2,5-оксадиазолил-1,3,4-тиадиазолы, содержащие амино-, нитро- и азо-группы. Полученные соединения демонстрируют высокие детонационные характеристики, сопоставимые с триаминотринитробензолом и тринитротолуолом. Наибольший интерес представляет полученный (1,2,5-оксадиазолил)азо-1,3,4-тиадиазол, обладающий высокой термической стабильностью, а также высокими значениями скорости и давления детонации. Достигнутые результаты говорят о перспективности дальнейшего изучения полигетероциклических соединений 1,2,5-оксадиазолов и 1,3,4-тиадиазолов как энергоемких соединений нового поколения.