廉 鵬,來蔚鵬,葛忠學,王伯周,王錫杰
(西安近代化學研究所,陜西西安710065)
高能量密度化合物TNBIW性能的理論計算
廉 鵬,來蔚鵬,葛忠學,王伯周,王錫杰
(西安近代化學研究所,陜西西安710065)
設計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**基組水平上對其結構進行了優(yōu)化,得到其穩(wěn)定的幾何構型,在振動分析的基礎上求得體系的振動頻率和IR譜。采用Monte-Carlo法、Politzer推導的公式、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計了合成路線。結果表明,TNBIW籠形環(huán)與CL-20籠形環(huán)結構相似,但由于籠形結構更加扭曲,其結構穩(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;預估密度2.025 g/cm3,爆轟性能優(yōu)于HMX,與CL-20相當,是一種爆炸性能良好的潛在含能化合物。
量子化學;高能量密度;幾何構型;爆轟性能;TNBIW;籠形結構
CL-20是迄今為止能量最高的單質炸藥,是國內外火炸藥研究的重點。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構的張力[1]。因此,設計具有異伍茲烷籠形結構的新分子并預估其性能,對研究該類化合物的結構特點及進一步化學改性具有重要價值。
本研究基于CL-20的結構,設計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)。將量子化學計算結果與多種國際公認的性能預估公式相結合,對該化合物的密度、生成焓、爆轟性能進行了預估。在逆合成分析基礎上設計了切實可行的合成路線?!?br>