廉 鵬,來蔚鵬,葛忠學(xué),王伯周,王錫杰
(西安近代化學(xué)研究所,陜西西安710065)
高能量密度化合物TNBIW性能的理論計(jì)算
廉 鵬,來蔚鵬,葛忠學(xué),王伯周,王錫杰
(西安近代化學(xué)研究所,陜西西安710065)
設(shè)計(jì)了一種新型高能量密度化合物2,6,8,12-四硝基-4,10-二(硝基氧化偶氮基)-2,4,6,8,10,12-六氮雜異伍茲烷(TNBIW)。采用B3LYP法在6-31G**基組水平上對其結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化,得到其穩(wěn)定的幾何構(gòu)型,在振動分析的基礎(chǔ)上求得體系的振動頻率和IR譜。采用Monte-Carlo法、Politzer推導(dǎo)的公式、Kamlet-Jacobs公式和VLW方程估算了密度、生成焓及爆轟性能。利用逆合成分析法設(shè)計(jì)了合成路線。結(jié)果表明,TNBIW籠形環(huán)與CL-20籠形環(huán)結(jié)構(gòu)相似,但由于籠形結(jié)構(gòu)更加扭曲,其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性較CL-20有所降低;鍵離解能(BDE)為124.71 kJ/mol,穩(wěn)定性良好;預(yù)估密度2.025 g/cm3,爆轟性能優(yōu)于HMX,與CL-20相當(dāng),是一種爆炸性能良好的潛在含能化合物。
量子化學(xué);高能量密度;幾何構(gòu)型;爆轟性能;TNBIW;籠形結(jié)構(gòu)
CL-20是迄今為止能量最高的單質(zhì)炸藥,是國內(nèi)外火炸藥研究的重點(diǎn)。CL-20的能量除自骨架碳原子的燃燒外,其能量更多來自于籠形結(jié)構(gòu)的張力[1]。因此,設(shè)計(jì)具有異伍茲烷籠形結(jié)構(gòu)的新分子并預(yù)估其性能,對研究該類化合物的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及進(jìn)一步化學(xué)改性具有重要價(jià)值。
本研究基于CL-20的結(jié)構(gòu),設(shè)計(jì)了一種新型高能量密度化合物2,6,8,12-四硝基-4,10-二(硝基氧化偶氮基)-2,4,6,8,10,12-六氮雜異伍茲烷(簡稱TNBIW)。將量子化學(xué)計(jì)算結(jié)果與多種國際公認(rèn)的性能預(yù)估公式相結(jié)合,對該化合物的密度、生成焓、爆轟性能進(jìn)行了預(yù)估。在逆合成分析基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了切實(shí)可行的合成路線。……