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(duì)其進(jìn)行能量和安全性能評(píng)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(guó)內(nèi)外開(kāi)展咪唑和吡唑化合物的理論研究工作還較少）本文研究對(duì)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(dòng)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(shí)此類炸藥熱分解的機(jī)理和內(nèi)在規(guī)律，為庫(kù)存、老化及安全性評(píng)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(duì)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(duì)電子與軌道之間的相互作用，還用gOpenMOl2.32程序畫(huà)出三維的分子靜電勢(shì)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(shì)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(shuō)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(duì)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(guò)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(duì)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