密度泛函理论研究咪唑类硝基衍生物的性能

应用密度泛函理论在B3P86/6-311G**水平下较系统地研究13个咪唑类硝基衍生物的C—NO2、N—NO2键离解能(BDEs)、撞击感度(h50)、标准生成热(HOFs)、爆速、爆压等.根据键离解能确定化合物的最弱键,发现最弱键的BDE与电子能量E的比值BDEs/E与h50存在线性关系,计算出的h50值表明C取代硝基咪唑化合物比N取代硝基咪唑化合物稳定,随硝基数目的增加,化合物对撞击变得敏感.通过设计等键反应,计算得到13个咪唑类硝基衍生物的气相标准生成热.采用Monte Carlo方法计算其密度,运用Kamlet-Jacobs方程预测标题化合物的爆轰参数(爆速和爆压).基于安全性和爆轰性能筛选出5个既高能又钝感的含能化合物候选物.     

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.     

低温下含多硝基烷基的四种炸药材料的能量迁移率与撞击感度

采用密度泛函理论中的B3LYP方法,取6-31G(d)基组,对含多硝基烷基的四类炸药分子的结构、能量和红外振动频率进行了分析计算和理论归属.以分子晶体含能材料多声子迁移理论为基础分析了各个分子的门模式振动频率,计算了含多硝基烷基的硝铵炸药、脂类炸药、苯酸盐炸药和芳香族炸药材料共19个分子与硝基相关的门模式振动的能量迁移率,发现材料分子在与C-NO2有关的门模式振动频率上的能量迁移率与材料的撞击感度实验值没有统一的相关关系,只有在分子的化学结构相似或相同的同一类别内部,材料分子与CNO2有关的门模式振动的能量迁移率与材料的撞击感度实验值才有较好的关联关系.因此可以认为:低温下理论地计算材料的能量迁移率预测其撞击感度的方法只适用于分子结构化学类别相同的材料.     

芳香族硝基炸药感度和安定性的量子化学研究-IV.甲苯和苯酚类硝基衍生物

以CNDO/2法计算了甲苯和苯酚两类硝基衍生物,发现劳环上α-CH键和OH键的键级、双原子作用能和共振积分作用能等电子结构参数,与该两类炸药的实验撞击感度之间,存在平行一致的递交关系。α-CH键和OH键可能分别是它们热分解和引爆的引发键.其Mulliken键级与双原子作用能、共振积分作用能线性相关,表明在度量键强度和判别感度安定性方面。它们是等价的.本文的研究结果较Delpuech的类似研究似更合理些.     

五种含能金属盐的合成及其性能研究

以间苯二酚和3-羟基-2-硝基吡啶等为原料，通过硝化、氨化及成盐等反应得到5种含能金属盐。采用核磁、元素分析法对这些化合物的结构进行了表征；并通过X-单晶衍射仪获得了化合物4·4H₂O、化合物9·2H₂O和化合物10的晶体结构，晶体密度分别为1.900、1.808和2.008 g/cm³;利用差示扫描量热仪(DSC)和热重分析仪(TG),研究了这些化合物的热稳定性，并对其爆轰与安全性能也开展了研究。结果表明，五种含能金属盐热分解温度介于249～297℃之间，撞击感度介于9～33 J,其中具氨基的含能金属盐还具有较高的撞击感度值，分别大于或等于29 J;起爆测试结果显示这些含能金属盐均不能起爆RDX。     

AP/CMDB推进剂燃速控制与降感研究

测试了加入不同粒度AP、不同品种催化剂的推进剂的燃速和加入不同降感材料的推进剂的机械感度,分析了影响AP/CMDB推进剂燃烧性能和机械感度的主要影响因素。结果表明,AP粒度是影响AP/CMDB推进剂燃速的主要因素,加入纳米催化剂与某含铜化合物复配能进一步提高燃速,燃速压强指数不提高;推进剂中含能材料的比例和材料颗粒形貌对推进剂机械感度有明显影响,采用某低感增塑剂部分代替NG并加入某高导热碳基材料进行协同降感,能明显降低AP/CMDB推进剂的摩擦感度和撞击感度。     

高氯酸铵(AP)基复合改性双基(AP/CMDB)推进剂燃速控制与降感研究

测试了加入不同粒度AP、不同品种催化剂的推进剂的燃速和加入不同降感材料的推进剂的机械感度,分析了影响AP/CMDB推进剂燃烧性能和机械感度的主要影响因素。结果表明AP粒度是影响AP/CMDB推进剂燃速的主要因素;加入纳米催化剂与某含铜化合物复配能进一步提高燃速,燃速压强指数不提高;推进剂中含能材料的比例和材料颗粒形貌对推进剂机械感度有明显影响。采用某低感增塑剂部分代替NG并加入某高导热碳基材料进行协同降感,能明显降低AP/CMDB推进剂的摩擦感度和撞击感度。     

三唑类富氮化合物的研究进展

含能材料的研究已进入富氮化合物阶段.在富氮化合物的母体结构中,三唑母体含氮量较高,且三唑分子结构中存在较多的氮氢元素,使得分子内及分子间易形成氢键,提高了化合物的稳定性.论文综述了近年来国内外对氨基三唑、硝基三唑、叠氮三唑和偶联三唑的合成、表征以及性能方面的研究进展.最后对三唑含能化合物的发展趋势和应用前景做了期许和展望,提出在理论探讨、简易合成路线和新结构的三唑化合物3个方面是今后研究的方向.这对三唑类化合物在含能材料领域的推广和应用非常必要.      

脂肪族硝基含能化合物撞击感度的QSPR研究

基于定量结构-性质相关性(QSPR)原理,研究脂肪族硝基化合物撞击感度与其分子结构间的内在定量关系.应用遗传函数算法筛选出与撞击感度密切相关的6个参数作为分子描述符;采用多元线性回归方法建立基于该6参数的脂肪族硝基化合物撞击感度预测模型.分别采用内部验证及外部验证的方式对模型性能进行验证,研究结果表明模型具有较高的稳定性、预测能力及泛化性能.     

多硝基芳香族化合物的静电火花感度与分子的电子性质的关系

主要研究多硝基芳香族化合物的静电火花感度与分子的电子性质的关系。应用密度泛函理论,在B3LYP/6-311G(d,p)水平下对分子进行几何结构的全优化和频率计算,建立了静电火花感度与最低空轨道能级、硝基所带的电荷、芳香环的个数以及芳香环上某些取代基的个数之间的关系式。试验组的17种化合物和测试组的11种化合物,通过该关系式计算得到的静电火花感度值与试验值十分合理的接近。因此,该方法可用来预测多硝基芳香族化合物的静电火花感度。     

三唑类农药对大型蚤急性毒性二维QSAR研究

测定了16个三唑类农药对大型蚤（D．magna）的48h急性运动抑制毒性活性pI50（-lg EC50）,并结合计算得到的各种量子化学参数建立了相应的QSAR模型,为预测具有相似结构化合物的pI50提供理论依据;同时希望通过建立各种预测模型,能够初步了解该类化合物对大型蚤的致毒机制,并从分子结构角度为设计合成高效低毒农药提供科学依据。     

树脂催化水合肼还原芳香族硝基化合物

通过离子交换法制备了几种阳离子树脂,将其用于催化水合肼还原芳香族硝基化合物制备芳胺.用XRD对树脂进行表征,表明金属阳离子在树脂中高度分散.实验结果表明铁(III)树脂、镍(II)树脂和铋(III)树脂对水合肼还原芳香族硝基化合物具有催化活性,其中铁(III)树脂的活性最高.10mmol芳香族硝基化合物、20mmol水合肼和1g铁(III)树脂在10mL乙醇中回流反应,所得芳胺的收率为85%～99%.     

一种新型多元均相时间分辨荧光免疫分析方法的建立

制备出具有光学特异性的3种不同颜色量子点纳米微球和铽螯合物，分别与CEA、AFP和HBsAg的两株抗体偶联，采用双抗体夹心法模式，充分利用两株抗体与抗原的相互作用，通过采集不同量子点发出的荧光信号，根据其信号的强弱判定标记在量子点纳米微球上的抗体结合的抗原的量，从而实现多元待分析物的定性定量分析．结果表明，量子点的荧光信号与CEA、AFP和HBsAg抗原浓度呈线性关系，其函数分别为：lgY-2．79173＋0．915841gX（R-0．99808）、lgY-3．69543＋0．456441gX（R=0．99848）和lgY-4．12898＋0．409451gX（R=0．99845），分析灵敏度分别为：0．44、0．24和0．02ng／mL．     

苦参酸衍生物的合成及抗丙型肝炎病毒活性研究

自主创新的12-N-对甲氧苄基苦参酸(1)是一个全新结构骨架的抗丙型肝炎病毒(HCV)化合物,主要通过下调宿主肝细胞热休克应急蛋白70(Hsc70)的基因表达而发挥抗HCV活性。本研究以化合物1为先导化合物,合成与评价一系列新苦参酸衍生物的抗HCV活性,进一步完善此类化合物的抗HCV构效关系,同时通过安全性与药代动力学等初步成药性评价,获得具有较高成药性的抗HCV化合物,为将此类化合物发展成一类新型抗HCV药物奠定基础。共设计合成了15个全新结构的苦参酸衍生物,采用qRT-PCR方法测定它们对HCV感染复制的抑制作用,通过药代动力学和急毒试验评价了代表性化合物12-N-间硝基苄基苦参酸(5b)的成药性特征。12-N上的苄基片段为活性必需基团。化合物5b具有较好的抗HCV活性,选择性指数(SI)高于38。另外5b还显示出良好的药代动力学特征和安全性(LD501 000mg/kg)。化合物5b表现出较高的成药性特征,值得进一步研究。     

白腐真菌处理二硝基重氮酚工业废水的研究

二硝基重氮酚(DDNP)是国内工业雷管应用最普遍的起爆药,白腐真菌生化法处理二硝基重氮酚废水的费用低廉,运行管理较方便。通过摇床处理1000 mL微电解后的二硝基重氮酚废水,取得了较好的结果。经白腐真菌处理后,出水CODcr为131 mg/L左右,硝基化合物<0.2mg/L,苯胺类化合物<0.1 mg/L,CODcr去除率在71%左右;总CODcr去除率在94%以上。出水CODcr达到国家二级综合排放标准,出水色度、硝基化合物和胺基化合物达到国家一级综合排放标准。     

沙墙吸能作用对爆炸冲击波影响的数值分析

由沙袋堆积起来的沙墙对强冲击波具有很好的消波吸能作用,在爆炸实验中对结构有一定的防护作用.沙墙在爆炸冲击波作用下,飞散形成颗粒相,吸收冲击波的能量,降低冲击波对结构的冲击作用.分别使用通用非线性动力学数值计算程序LS-DYNA和自编的多相流程序,计算了某封闭空间中沙墙对爆炸冲击波消波吸能的作用.自编的多相流程序可以计算沙子的飞散,可以考虑对流、辐射传热的吸能作用.LS-DYNA没有这些功能,但是却可以模拟复杂的爆炸与结构相互作用的问题.两种程序对比计算的结果可为使用商业软件LS-DYNA进行类似的复杂数值计算提供参考和修正.     

密度泛函理论研究叶绿素a水合物的结构、结合能和电离能

用M06-2X/6-311G(d,p)密度泛函理论对叶绿素a及其两种水合物的结构进行优化,然后用M06-2X/6-311++G(2d,2p)方法计算结合能和电离能。优化结果表明水合分子会使叶绿素a分子结构发生改变。结合能计算结果表明叶绿素a的二水合物比一水合物更为稳定。电离能计算结果表明随着叶绿素a水合分子数的增加,电离能逐渐减小,叶绿素a的水合有利于光合作用的发生。     

NaB_5H_n团簇的几何结构与电子性质的理论研究

使用密度泛函理论（DFT）的杂化密度泛函B3LYP方法在6-311＋g（d）基组水平上对NaB5Hn团簇各种可能的构型进行几何结构优化,预测了各团簇的最稳定结构：并对最稳定结构的平均结合能（Eb）,二阶能量差分（△2E）和能隙（Eg）等进行了理论研究：结果表明,随着氢原子数的增加,NaB5Hn团簇的结构由平面转变为复杂的三维立体结构,当氢原子数小于4时,簇的结构为平面构型,其他所有的团簇都是三维立体结构;NaB5Hn团簇的平均结合能、二阶差分能和能隙等均表现出明显的＂奇-偶＂振荡和＂幻数＂效应;NaB5H8,NaB5H12,NaB5H18和NaB5H20团簇稳定性大于NaB5Hn中的其他团簇,为NaB5Hn团簇中最稳定的几种团簇。