六窒素

六窒素（ろくちっそ、）は化学式N6で表される窒素の同素体である。ジアジド（）、ヘキサアザ-1,2,4,5-テトラエン（）とも。2つのアジド構造が連結している形で6つの窒素原子が鎖状に共有結合を形成している。その安定性と構造は2016年に理論的に予測され、合成はユストゥス・リービッヒ大学ギーセンのグループにより2025年に初めて『ネイチャー』誌に報告された。極低温下で安定である。より高い対称性を有する類似の窒素同素体であるヘキサジンは合成が報告されていない。推進剤や爆発物、エネルギー貯蔵体としての応用可能性が期待されている。

合成六窒素は減圧下、室温において、アジ化塩素またはアジ化臭素を中間体として、アジ化銀(I)と塩素または臭素と反応させることで合成された。その生成物は固体アルゴン中でのマトリックス分離法(10 K)、または液体窒素冷却下(77 K)での凝縮により得られた。

構造

6つの窒素原子が鎖状構造を形成しており、2つのアジド単位が連結した構造をとる。

計算による解析では、分子内のそれぞれの結合長は大きく異なることが予測され、複雑な電子分布と構造中央部でトランス配置をとると示唆された。末端の二重結合は約1.138Åであるが、それに隣接する二重結合はわずかに約1.251Åと長い。中央の単結合は最も長く約1.460Åである。アジド様構造となっている部分はほぼ直線状で、その結合角は約172.5°であり、中央部分は約107°と屈曲した構造を取る。

反応性計算化学による検討の結果、六窒素は分子中央で開裂して二つのアジドラジカルに分解する経路（ΔG‡ = 26.1 kcal mol-1）よりも、三つの窒素分子へと直接分解する経路（ΔG‡ = 14.8 kcal mol-1）の方が、エネルギー障壁が低いことが明らかとなった。このことから、六窒素は後者の分解経路を優先的にとると考えられる。さらに計算により、六窒素の半減期は室温では約35.7ミリ秒である一方、77 Kの低温条件下では132年に達することが示された。

六窒素が窒素分子へと分解する際に放出されるエネルギーは 185.2 kcal mol-1と算出されており、これは重量当たりではTNTのおよそ2.2倍に相当する。

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