二硝基芳雜環并噠嗪化合物結構和性能的理論計算

蘇海鵬，畢福強，葛忠學，汪 偉，朱 勇

（西安近代化學研究所，陜西西安710065）

二硝基芳雜環并噠嗪化合物結構和性能的理論計算

蘇海鵬，畢福強，葛忠學，汪 偉，朱 勇

（西安近代化學研究所，陜西西安710065）

設計了3種二硝基芳雜環并噠嗪化合物：4，7-二硝基呋咱并［3，4-d］噠嗪（DNFP）、4，7-二硝基氧化呋咱并［3，4-d］噠嗪（DNFOP）和5，8-二硝基噠嗪并［4，5-e］［1，2，3，4］-四嗪1，3-二氧化物（DNPTDO）。采用密度泛函理論的B3LYP方法在6-31G**基組水平上對3種化合物的構型進行了全優化，計算了Wiberg鍵級、鍵離解能（BDE）和靜電勢參數、理論密度和固相生成焓，用Kamlet-Jacobs公式和最小自由能法計算了爆速、爆壓和能量特性。結果表明，DNFP的鍵離解能為216.13 kJ／mol，密度為1.903 g／cm3，爆速為8811 m／s，爆壓為36.27 GPa，未達到高能量密度化合物的標準；DNFOP和DNPTDO的鍵離解能分別為80.37和208.59 kJ／mol，密度分別為1.939和1.942 g／cm3，爆速分別為9 151和9235 m／s，爆壓分別為39.54和40.30 GPa。DNFP、DNFOP和DNPTDO的理論比沖分別比RDX高97.6、120.6和140.6 N·s／kg。

量子化學；4，7-二硝基呋咱并［3，4-d］噠嗪；4，7-二硝基氧化呋咱并［3，4-d］噠嗪；5，8-二硝基噠嗪并［4，5-e］［1，2，3，4］-四嗪1，3-二氧化物；高能量密度化合物

引 言

近年來，開展新型高能量密度材料的設計和篩選以及目標化合物的合成研究已成為含能材料研究領域的主要方向之一［1］。為了從根本上提高含能化合物的熱穩定性，在分子設計中通常選擇芳雜環體系作為結構母體，再通過與硝基、硝酸酯基、硝氨基和疊氮基等含能取代基組合以獲得綜合性能較佳的含能化合物［2］。研究人員通過理論或實驗方法研究了芳雜環結構作為含能化合物母體的可行性。［3-7］

本研究選擇氮氧含量較高的呋咱、氧化呋咱和［1，2，3，4］-四嗪1，3-二……