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）

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

引 言

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>