一水5-氨基-1H-四氮唑的结构分析

介绍

一水5-氨基-1H-四氮唑是一种白色粉末状晶体，由5-氨基四唑结合有一个结晶水。早在1892年,德国Kekue A等人曾用氨基胍重氮化、异构化制备出了5-氨基四唑。在本世纪初，德国人Hantzsch报道了用氰胺和叠氮化钠反应合成5-氨基四唑的方法和工艺。它是制备起爆药5-硝基四唑汞和双5-氨基四唑铜的基础原料，也是制备耐高温配合物起爆药二银氨基四唑高氯酸盐(DATP)的基本原料。目前，许多国家正在研究将该物质用于安全气囊产气剂中。

图一 一水5-氨基-1H-四氮唑

结构分析

从晶胞堆积图中可以看出，在5-氨基四唑一水合物的晶体结构内存在大量的分子间氢键，N1与相邻5-氨基四唑一水合物分子的N4间分子间氢键[N1a-H1a…N4b:N1a-H1:0.0973nm, H1…N4b:0.1801nm, N1a-H1a…N4b:167.2°]的形成,在整个晶体结构内形成了无数条沿a轴无限延伸的平行长链。结晶水分子中的氢原子与不同5-氨基四唑分子的N2和N3间氢键[Oa-H1Aa…N3b:Oa-H1Aa:0.0900nm, H1Aa…N3b:0.2050nm, Oa-H1Aa…N3b:172.6°]的形成以及结晶水分子中的氧原子与不同5-氨基四唑分子的氨基上的氢原子间氢键[N6-H6A…O:N6-H6A:0.0900nm,H6A…O:0.2252nm,N6-H6A…O:162.8°]的形成,致使整个晶体形成了三维网状结构。这将更有利于化合物熔点的提高,从而保证了其稳定性。

图二 一水5-氨基-1H-四氮唑分子的晶胞堆积图

一水5-氨基-1H-四氮唑键角和键长数据分别列于表3和表4中。分子中平均N-N,C-N键长为0.1360、0.1333nm，比常规N-N,C-N键长0.1450、0.1470nm要短些;而C=N、N=N键长为0.1328、0.1282nm, 比常规C=N、N=N键长0.1270、0.1252nm要长些;N-N,C-N,C=N,N=N的键长趋于平均化,这正是5-氨基四唑分子内大π键的形成、共轭效应的结果。分子的五环结构各内角均很接近正五边形的平均内角108.00°，最大偏差也不超过3.00°，这是由于5-位碳原子和与其相连的氨基的p-π共轭效应所致，以利于体系能量的降低，使整个分子更趋于稳定[1]。

参考文献

[1]张建国,张同来,郁开北.5-氨基四唑一水合物的制备及其分子结构[J].火工品,1999,(03):1-4.