Поиск новых термически стабильных и низкочувствительных к внешним воздействиям энергетических соединений и изучение уже существующих является важной задачей науки о материалах. Информация о механизме термолиза и константах скорости элементарных стадий важна как для моделирования свойств уже существующих материалов и их усовершенствования, так и для предсказания свойств новых материалов и отбора наиболее перспективных из них для дальнейшего изучения. Квантовохимические расчеты являются незаменимым инструментом в данной области и эффективно дополняют имеющиеся экспериментальные (например, термоаналитические) исследования
Целью данного проекта являлось исследование процессов термического разложения 5-амино-3,4–динитропиразола с помощью высокоточных квантовохимических расчетов и современных методик термического анализа. Был установлен детальный механизм разложения, рассчитаны активационные барьеры и константы скоростей первичных реакций разложения. Наиболее выгодный канал разложения начинается с [1,2]-сигматропного сдвига водорода, приводящий к образованию 5-амино-3,4-динитро-3Н-пиразола, который далее может разлагаться несколькими способами с выделением •NO2. Лимитирующей стадией процесса является второй перенос водорода, аррениусовские параметры эффективного процесса разложения составляют Ea=52.6 ккал/моль и lg A = 12.9. Помимо этого были рассмотрены вторичные реакции разложения, обнаружены реакции присоединения первичного радикального продукта к исходному соединению, с дальнейшим отрывом NO2, которые могут быть ответственны за автокаталитическую природу разложения, наблюдаемую экспериментально.
РФФИ 20-33-90176 «Исследование термической стабильности гетероциклических высокоэнергетических соединений с помощью современных высокоточных квантовохимических методов», руководитель – В.Г. Киселев, НГУ