Access to tetrazetidine : reactivity of bishydrazines
Vers la tétrazétidine : réactivité de bishydrazines
Résumé
To maintain competitive ness in the space industry as new players emerge on the market, significant efforts are underway to develop technologies aimed at minimized cost. This includes practices such as reusing stages or enhancing engine’s efficiency. Additionally, the development of new propellants is currently the subject of intense research within the space industry. HEDMs High Energy Density Materials) in particular poly nitrogenous or strictly nitrogenous compounds, hold promise for achieving energy efficiencies, diverging from current technologies. Their utilization would not only boost their performance, but also streamline launcher technology costs. Within this context, two potential targets have been selected by our laboratory's sponsors (CNES) due to their excellent theoretical performance: triaziridine (N3H3) and tetrazetidine (N4H4). The main objective of this thesis is to pioneer new strategies for the synthesis of novel "polyazo" precursors of the cyclic tetrazane type incorporating carbonyl or sulphonyl linkers. A pathway to tetrazolidinones has been developed through the oxidation of bis hydrazines granting access to potential tetrazetidine precursors. Simultaneously , multiple pathways to thiatetrazolidine precursors by double condensation of hydrazines have been developed and have led to the oxidation of various thiatetrazolidines. Structural evidence for these novel nitrogen linkers was achieved through X ray diffraction analysis. Additionally, study of the formation of N N single bonds by electrochemical approaches is also presented, leading to the selection of various strategies validated by cyclic voltammetry.
Afin de rester compétitif dans le domaine spatial en conséquence de l’émergence de nouveaux acteurs, de nouvelles technologies sont développées avec un objectif de réduction maximale des couts qui passe par exemple par la réutilisation d’étages ou le développement de moteurs plus performants. Pour aller plus loin, le développement de nouveaux propergols fait aujourd’hui l’objet d’intenses recherches. Les HEDM (High Energy Density Materials) ont été identifiés comme de possibles futurs ergols, en particulier les composés polyazotés ou strictement azotés atteignant des performances énergétiques théoriques en rupture avec les technologies actuelles. Leur utilisation aurait comme avantage un gain de performances, la simplification de la technologie des lanceurs et la diminution des coûts. Deux cibles potentielles ont été sélectionnées par les tutelles du laboratoire en raison de leurs excellentes performances théoriques : la triaziridine (N3H3) et la tétrazétidine (N4H4). L’objectif principal de cette thèse est de développer de nouvelles stratégies de synthèse de précurseurs polyazotés inédits de type tétrazanes cycliques comportant des agrafes carbonyle ou sulfonyle. Une voie d’accès à des tétrazolidinones a été mise au point par oxydation de bishydrazines et a permis d’accéder à de potentiels précurseurs de tétrazétidines. D’autre part, de multiples voies d’accès à des précurseurs de thiatétrazolidines par double condensation d’hydrazines ont été mises au point et ont permis d’atteindre, par oxydation, diverses thiatétrazolidines. Des preuves structurales de ces enchaînements azotés inédits ont été obtenues par diffraction des rayons X. Une étude de la formation de liaisons N-N par voie électrochimique est également présentée et a permis de sélectionner diverses stratégies validées par voltampérométrie cyclique.
| Origine | Version validée par le jury (STAR) |
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