Фундаментальные проблемы современного материаловедения,  2021,  том 18,  №4, 478-484

 

Андрей Валерьевич Рябых1, Ольга Андреевна Маслова2, Сергей Александрович Безносюк3†, Майя Викторовна Чикина4, Вера Сергеевна Глухачева5

Влияние состава амина на способность образования производных гексаазоизовюрцитана

1, 2, 3 Алтайский государственный университет, пр. Ленина, 61, 656049, Барнаул, Россия
4, 5 Институт проблем химико-энергетических технологий СО РАН, ул. Социалистическая, 1, 659322, Бийск, Россия
1 Этот e-mail адрес защищен от спам-ботов, для его просмотра у Вас должен быть включен Javascript , https://orcid.org/0000-0003-3699-3932
2 Этот e-mail адрес защищен от спам-ботов, для его просмотра у Вас должен быть включен Javascript
3 Этот e-mail адрес защищен от спам-ботов, для его просмотра у Вас должен быть включен Javascript , https://orcid.org/0000-0002-4945-7197
4 Этот e-mail адрес защищен от спам-ботов, для его просмотра у Вас должен быть включен Javascript , https://orcid.org/0000-0002-1783-7718
5
Этот e-mail адрес защищен от спам-ботов, для его просмотра у Вас должен быть включен Javascript , https://orcid.org/0000-0003-2674-5708

В данной работе представлены результаты компьютерного моделирования реакций конденсации и циклизации аминов различного состава с глиоксалем в водно-ацетонитрильной среде. При этом в результате должны получаться производные с каркасом гексаазоизовюрцитана. Данные соединения являются исходными в производстве перспективных взрывчатых веществ. Экспериментально установлено, что не все радикалы способны образовать стабильную каркасную структуру. Поэтому актуальным становится поиск таких аминов, которые способны образовать устойчивый каркас с минимальными энергетическими затратами. На уровне теории функционала плотности с использованием функционала BP86 и базисного набора def2-SVP был смоделирован предположительный механизм реакций X-NH2c глиоксалем, где X – это радикалы водорода, метила, аллила, трет-бутила, фурфурила и бензила. Установлено, что наиболее вероятно образование целевого продукта при использовании аллиламина и фурфуриламина. Метиламин и трет-бутиламин преимущественно образуют линейные структуры, поэтому они не подходят. Бензиламин и аммиак занимают промежуточное место. Они в определенных условиях, способны к образованию как линейных, так и циклических структур.

Ключевые слова: глиоксаль, аммиак, метиламин, бензиламин, аллиламин, фурфуриламин, трет-бутиламин, гексаазоизовюрцитан, теория функционала плотности, компьютерное моделирование.

УДК 539.2; 536.77; 544.27

DOI: 10.25712/ASTU.1811-1416.2021.04.010


 

Fundamental’nye problemy sovremennogo materialovedenia

(Basic Problems of Material Science (BPMS)) Vol. 18, No.4 (2021) 478-484

 

Andrey V. Ryabykh1, Olga A. Maslova2, Sergey A. Beznosyuk3†, Maya V. Chikina4, Vera S. Glukhacheva5

Influence of the amine composition on the ability of formation of hexaazoisowurtzitane derivatives

1, 2, 3 Altai State University, Lenin Pr., 61, Barnaul, 656049, Russia
4, 5 Institution of Science Institute for Problems of Chemical and Energy Technologies SB RAS, Sotsialisticheskaja Str., 1, 659322, Biysk, Russia
1 Этот e-mail адрес защищен от спам-ботов, для его просмотра у Вас должен быть включен Javascript , https://orcid.org/0000-0003-3699-3932
2 Этот e-mail адрес защищен от спам-ботов, для его просмотра у Вас должен быть включен Javascript
3 Этот e-mail адрес защищен от спам-ботов, для его просмотра у Вас должен быть включен Javascript , https://orcid.org/0000-0002-4945-7197
4 Этот e-mail адрес защищен от спам-ботов, для его просмотра у Вас должен быть включен Javascript , https://orcid.org/0000-0002-1783-7718
5
Этот e-mail адрес защищен от спам-ботов, для его просмотра у Вас должен быть включен Javascript , https://orcid.org/0000-0003-2674-5708

This work presents the results of computer simulation of condensation and cyclization reactions of amines of various compositions with glyoxal in an aqueous acetonitrile medium. In this case, as a result, derivatives with a hexaazoisowurtzitane framework should be obtained. These compounds are the starting point for the production of advanced explosives. It was found experimentally that not all radicals are capable of forming a stable framework structure. Therefore, it becomes urgent to search for such amines that are able to form a stable framework with minimal energy consumption. At the level of density functional theory, using the BP86 functional and the def2-SVP basis set, a hypothetical mechanism for the reactions of X-NH2 with glyoxal was modeled, where X are the radicals of hydrogen, methyl, allyl, tert-butyl, furfuryl, and benzyl. It was found that the formation of the target product is most likely when allylamine and furfurylamine are used. Methylamine and tert-butylamine predominantly form linear structures, so they are not suitable. Benzylamine and ammonia are intermediate. Under certain conditions, they are capable of forming both linear and cyclic structures.

Keywords: glyoxal, ammonia, methylamine, benzylamine, allylamine, furfurylamine, tert-butylamine, hexaazoisowurtzitane, density functional theory, computer simulation.