唑類氮雜環(huán)化合物結(jié)構(gòu)與性能關(guān)系的理論研究.pdf

1、設(shè)計(jì)并合成出高能鈍（低）感炸藥是含能材料領(lǐng)域最重要的任務(wù)之一，因此從理論上對其進(jìn)行能量和安全性能評估有非常重要的意義。在總結(jié)分析大量文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了非常有應(yīng)用潛力的新型硝基咪唑、吡唑和偶氮三唑類氮雜環(huán)化合物為（國內(nèi)外開展咪唑和吡唑化合物的理論研究工作還較少）本文研究對象，采用量子化學(xué)理論研究其結(jié)構(gòu)與能量性能之間的關(guān)系，并結(jié)合了分子動力學(xué)的方法研究了具有代表性的2，4-二硝基咪唑(2，4-DNI)和4-氨基-3，5-二硝基吡唑(LLM

2、-116)的熱分解機(jī)理，在驗(yàn)證已有實(shí)驗(yàn)研究基礎(chǔ)上，更進(jìn)一步認(rèn)識此類炸藥熱分解的機(jī)理和內(nèi)在規(guī)律，為庫存、老化及安全性評估提供了重要理論參考。
　　采用密度泛函理論，在B3LYP/6-311(d，p)水平上對設(shè)計(jì)的硝基咪唑、吡唑和偶氮三唑類氮雜環(huán)化合物進(jìn)行了幾何構(gòu)型優(yōu)化，并使用自然鍵軌道方法分析了其電荷分布情況以及軌道之間和孤對電子與軌道之間的相互作用，還用gOpenMOl2.32程序畫出三維的分子靜電勢圖，分析電子結(jié)構(gòu)和反應(yīng)活性。結(jié)

3、果表明，各化合物中均存在共軛體系，唑環(huán)上有一定的芳香性特征，由分子靜電勢圖分布情況可初步判斷這些化合物符合含能體系電子分布的要求。
　　分別采用原子化方案、Monte-Carlo方法和VLW狀態(tài)方程理論計(jì)算了標(biāo)準(zhǔn)氣態(tài)摩爾生成熱、Bader密度、爆速和爆壓，計(jì)算結(jié)果與已有實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)吻合較好，說明本文采用的理論方法具有較高精度。研究結(jié)果顯示，設(shè)計(jì)的三類化合物有較好的能量性質(zhì)，三硝基咪唑、雙環(huán)吡唑體系是非常好的高能量密度結(jié)構(gòu)單元，還發(fā)現(xiàn)部

4、分設(shè)計(jì)化合物結(jié)構(gòu)與上述參數(shù)之間的定量關(guān)系，這些研究結(jié)果可為實(shí)驗(yàn)合成人員提供素材和理論依據(jù)。
　　借助于VASP程序包，本文對不同溫度下的2，4-DNI和LLM-116的反應(yīng)軌跡進(jìn)行模擬計(jì)算，并采用Gaussian98程序在B3LYP/6-311G(d，p)水平上計(jì)算了熱解初始步驟過渡態(tài)及產(chǎn)物的幾何構(gòu)型，同時(shí)計(jì)算了其反應(yīng)能壘。對于能壘較為接近的分解途徑，還進(jìn)行了速率常數(shù)的計(jì)算。結(jié)果表明，氣相的2，4-DNI按熱解起始步驟的不同可分為