分子中alphaCH键对硝基芳香族炸药材料的能量迁移率的影响

利用密度泛函理论,在B3LYP∥6-31G(d)计算水平上对含alphaCH键的三硝基苯类炸药分子的电子结构和红外振动进行了理论计算,对相关的红外振动模式进行了理论归属.并计算了材料分子在alphaCH键邻位和对位处与硝基相关的门模式的能量迁移率,发现材料分子在alphaCH键邻位处与硝基相关的门模式的能量迁移率数值低于其在对位的数值.将计算结果与撞击感度实验值进行对比,发现当alphaCH键处取代基的结构相似时,分子在alphaCH键邻位的能量迁移率与撞击感度有较好的线性相关关系.将材料的能量迁移率的计算结果与用相同方法计算的分子的键离解能进行比较,发现alphaCH键邻位的能量迁移率与其C-NO2键离解能的数值都比对位的要小,且只有alphaCH键处取代基结构相似的分子的键离解能分别与撞击感度、与材料的能量迁移率有线性相关关系.可以认为:1三硝基苯环上的alphaCH键取代基对邻位NO2活性影响较大;2用低温下材料的能量迁移率或者最弱键离解能来理论预测含能材料的撞击感度都要受到材料分子在化学上的结构类别的影响.     

从共振能的角度研究4种苦基三唑衍生物的撞击感度

共振结构在芳香族硝基化合物、杂环硝基化合物以及高氮化合物中普遍存在,准确计算这些化合物中的共振能,对预测含能材料的冲击波感度,合理设计与合成新型含能材料分子具有重要意义。采用密度泛函BLYP/DNP方法,结合等键反应方程计算了4种苦基三唑衍生物的共振能。计算结果表明,4种苦基三唑衍生物的共振能与其撞击感度(H50)有内在联系,共振能越大,撞击感度越低。     

基于密度泛函理论的呋咱类高能化合物的结构和性能研究

为研究呋咱化合物成为新型高能钝感炸药的可能性,以呋咱和1,2,4-二唑作为母体再连接不同含能基团设计出了系列呋咱类衍生物(AFOZ).运用密度泛函理论,在B3LYP/6-311G*基组的水平下对AFOZ系列化合物的爆轰性能(爆热、爆速和爆压)、氧平衡和物理化学性质(密度、生成热等)进行了研究.结果表明:在化合物母体上...     

1,1,3,3-四硝基环丁烷生成热和爆轰参数的计算

在密度泛函理论(DFT)B3LYP/6-31G水平下,选择环丁烷作为母体,结合等键反应,精确计算了1,1,3,3-四硝基环丁烷(TNCB)生成热与燃烧焓,并根据Kamlet假设对TNCB的爆轰参数进行了计算,计算结果表明TNCB的爆速、爆热、爆压均比较高,表明TNCB可能是一种优良的新型含能材料。     

潜在高能密度材料N_8的分子设计和爆炸性质

设计了20种新颖的不同类型结构的N8分子,分别采用三种高精度的量子化学计算方法优化并从中筛选出6种可稳定存在的分子构型,对其结构、电子及爆炸等性质进行了可靠的理论预测,给出结构参数、能量、密度、生成热及爆速和爆压等决定高能材料热稳定性和爆轰性能的重要信息.结果表明,N8分子双五元环结构的张力最小、能量最低且HOMO-LUMO能级差最大,故热稳定性最好,且它与立方结构分别具有最小和最大的生成热.6种N8分子的爆速和爆压的理论预测值均大于爆轰性能优越的黑索金和奥克托今,可以作为潜在的优秀环保型高能材料候选目标.     

硝基芳香族炸药的分子结构和撞击感度关系研究

计算并分析了18个三硝基芳香族炸药分子的原子化能以及原子化能与分子的电子结构能的比值与撞击感度的关联关系,进一步确证二级炸药分子结构性质与其撞击感度之间的相关性.结果发现分子的原子化能与撞击感度之间没有关联关系,而其原子化能与分子结构能的比值与撞击感度之间存在非常明显的线性相关性,而且分子结构的化学分类以及结构的对称性对这种关联关系有显著影响.同时进一步把研究结果与相关的文献进行分析比较,发现原子化能与分子结构能的比值与撞击感度之间存在线性相关性,这种相关性与大量文献报道的炸药分子最弱键的键离解能与撞击感度的相关性在理论意义上是可以相提并论的,前者对于问题的分析更显具体和细致.     

玻璃微球敏化的乳化炸药数学模型

通过建立玻璃微球型乳化炸药爆轰反应数学模型,从微观力学角度分析研究了玻璃微球敏化的乳化炸药爆轰机理,理论计算了其爆轰反应区长度、爆轰反应时间以及爆压、爆热、爆速等爆炸特性参数,计算结果与实验结果能够较好地吻合.研究结果表明乳化炸药爆轰反应区宽度和爆轰反应时间随着装药密度的增加而增加,其中爆轰反应区宽度的增加是导致乳化炸药爆速不随装药密度线性增加的主要原因.     

高能量密度化合物2,4,7,9,11,12-六硝基-2,4,7,9,11,12-六氮杂-四环[8.4.0.03,8.05,6]十二烷的理论研究

对2,4,7,9,11,12-六硝基-2,4,7,9,11,12-六氮杂-四环[8. 4. 0. 03,8. 05,6]十二烷(笼型-RDX)进行了优化,得到了DFT-B3LYP/6-31G(d)水平上的分子几何和电子结构.根据计算所得密度和生成热(HOF),运用Kamlet-Jacobs方程评估爆轰性能.分子力学模拟所得晶体结构属于Pna21空间群,晶格参数Z=4,a=14. 705,b=7. 416,c=12. 055,ρ=2. 214 g·cm-3.爆速10. 35 km·s-1和爆压50. 85 GPa均优于六硝基六氮杂异伍兹烷(CL-20).根据高能量密度化合物(HEDC)的能量和稳定性定量标准,笼形-RDX基本上满足这一要求.这为新型高密度能量化合物的分子设计提供了基础信息.     

高能量密度化合物2,4,7,9,11,12-六硝基-2,4,7,9,11,12-六氮杂-四环[8.4.0.0~(3,8).0~(5,6)]十二烷的理论研究（英文）

对2,4,7,9,11,12-六硝基-2,4,7,9,11,12-六氮杂-四环[8.4.0.0~(3,8).0~(5,6)]十二烷(笼型-RDX)进行了优化,得到了DFT-B3LYP/6-31G(d)水平上的分子几何和电子结构.根据计算所得密度和生成热(HOF),运用Kamlet-Jacobs方程评估爆轰性能.分子力学模拟所得晶体结构属于Pna2_1空间群,晶格参数Z=4,a=14.705?,b=7.416?,c=12.055?,ρ=2.214 g·cm~(-3).爆速10.35 km·s~(-1)和爆压50.85 GPa均优于六硝基六氮杂异伍兹烷(CL-20).根据高能量密度化合物(HEDC)的能量和稳定性定量标准,笼形-RDX基本上满足这一要求.这为新型高密度能量化合物的分子设计提供了基础信息.     

哌啶衍生物抗氧化作用结构-活性关系的理论阐释

哌啶衍生物(piperidine derivatives, 简称PDs)是一类新型抗氧化剂,具有较强的抑制脂质过氧化的能力.实验测得PDs的活性顺序为SH取代产物＞NH2取代产物＞OH基取代产物.本文用密度泛函理论(density function theory, 简称DFT)方法B3LYP/ 6-31G(d,p)计算了X-H(X＝O,N,S)键的解离焓(bond dissociation enthapies, 简称BDEs)以阐明PDs的结构-活性关系.结果表明,X-H BDEs的顺序是O-H＞N-H＞S-H.鉴于BDEs与抗氧化剂活性呈负相关,因此X-H BDEs的差异圆满解释了PDs的活性顺序,而前者又源于X原子电负性的差异,这提示实践中可以考虑用SH取代OH以进一步提高酚类抗氧化剂的活性.此外,本文还比较了半经验量子化学方法AM1和B3LYP/ 6-31G(d,p)对不同取代的PDs结构优化的效果,发现AM1方法对OH取代物的优化效果最好,对NH2,SH取代物优化效果较差.