硝基芳香族化合物密度、爆速和撞击感度的量子化学及QSPR研究

运用Gaussian98等程序对32种描述符进行了计算,采用Cerius2程序包中的QSPR方法建立了硝基芳香族化合物密度、爆速和撞击感度与32种描述符之间的构效关系式,相关系数R分别为0.951、0.992和0.92,预测值与实验值之间的平均误差分别为1.92%、0.93%和5.10%;与Kamlet方法计算的爆速值相比,用QSPR方法计算的爆速值准确性较高.此外,还找到了影响硝基芳香族化合物密度、爆速和撞击感度的主要因素,以及可以同时使密度和爆速增大而撞击感度降低的因素.     

用分子拓扑参数预估多硝基芳香族化合物的撞击感度

引入主成分回归研究了36种多硝基芳香族化合物(PNAC)分子的撞击感度。在DFT-B3LYP/6-311+G(d,p)水平上对这些炸药分子进行了分子优化和频率振动分析。结合炸药分子的拓扑结构参数和所得的量化结构参数,最终确定硝基个数、氨基个数、芳香性NICS(1)、最长C-NO2键键长、HOMO以及α-C-H(0、1)6个参数与撞击感度(lgH50)具有较好的相关性。以这6个参数作为主成分回归的输入参数构建模型,得到测试集的决定系数R2和交叉验证系数Radj2分别为0.97和0.89,优于由氧平衡指数确定的传统模型的0.91和0.33。得出主成分回归是一种研究撞击感度的有效方法。     

多硝基芳香化合物撞击感度的量子化学研究

采用了ＰＭ３方法对一系列多硝基芳香类化合物进行了几何构型的全优化和平衡几何构型下的电子结构计算，结果表明，对于引发键为Ｃ－ＮＯ２的炸药分子，Ｍｕｌｉｋｅｎ键级顺序与实测的Ｈ５０顺序一致。Ｔｅｔｒｙｌ中引入ＮＨ２后，分子中的－Ｎ（ＣＨ３）（ＮＯ２）基团被活化。     

靛族染料化合物结构与性能的密度泛函理论研究

在密度泛函理论(DFT)的B3LYP／6-31G^*水平上对一系列靛族染料化合物的几何构型进行优化计算：在获得基态稳定结构的基础上，应用含时密度泛函理论(TD-DFT)在相同水平下计算其电子吸收光谱，探讨了不同给电子基团和发色体系的延伸对电子吸收光谱的影响，得到了与实验基本一致的变化规律。结果表明，给电子能力的增强和发色体系的纵向延伸均使光谱产生一定红移，通过对前线轨道组成进行自然布居分析，揭示了靛族染料的发光均源自分子中HOMO-LUMO(П→П^*)电子跃迁。     

1H-1,2,4-三唑衍生物爆轰性能的理论计算

采用密度泛函理论(DFT)B3LYP方法,在6-31G(d,p)基组水平下对1H-1,2,4-三唑衍生物进行几何构型全优化,设计了合适的等键反应计算1H-1,2,4-三唑衍生物的生成焓。基于0.001e·bohr-3等电子密度面所包围的体积空间求得分子平均摩尔体积(V)和理论密度(ρ),运用Kamlet-Jacobs方程估算1H-1,2,4-三唑衍生物的爆速(D)和爆压(p),结果表明,1H-1,2,4-三唑发生N-取代或引入-N3基团都能显著提高衍生物的生成焓,-NF2或-ONO2基团能够增强衍生物的爆轰性能。通过计算弱键的化学解离能(BDE),得出部分1H-1,2,4三唑衍生物具有较好的热稳定性。     

C4O7团簇的密度泛函理论研究

利用理论计算方法设计高能量密度材料(HEDM)分子是目前材料科学领域的研究热点之一.本文利用密度泛函理论(DVT)在B3LYP/6-31G(d)水平上对C4O7团簇异构体几何结构进行优化,找到了C4O7团簇的27种稳定结构.以一个C4O7团簇分子分解为3个CO2和一个CO计算,C4O7团簇分子的解离能在7.312×103～2.958×103 kJ/kg之间,放出的能量较多,是用做高能量密度材料的潜在资源.     

硝基苯胺炸药的芳香性与其撞击感度的关系

运用密度泛函理论对5种硝基苯胺炸药结构进行了几何优化和频率计算.结果表明,所有化合物均无虚频,是势能面上的局部极小值,为稳定结构.计算了描述其芳香性的HOMA(harmonic oscillator model of aromaticity)和NICS(Nucleus-independent chemical shifts)数值,研究了芳香性与撞击感度的关系.结果表明,随着芳香性增大,撞击感度增大,两者存在很好的相关性.提出用芳香性定量数据HOMA和NICS来表征炸药撞击感度是一种可行的方法.     

密度泛函理论研究总姜黄素的结构和性质

采用量子化学软件Gaussian03在B3LYP/6-31+G(d)水平下使用密度泛函理论方法优化3种姜黄素的分子结构并计算频率。根据前沿分子轨道理论及原子净电荷等量化参数,分析了化合物的结构与活性关系。     

用Boosting算法预测多硝基芳香族化合物的密度

采用Boosting算法对多硝基芳香族化合物(PNACs)的密度进行预估.选用分子结构描述码作为输入特征参数.结果表明,PNACs的密度与其分子结构存在良好的相关性,与人工神经网络相比,Boosting算法对预测的准确性有显著提高,预测结果的相对误差都在8%以内.     

TADFIW水解反应机理的密度泛函理论

应用密度泛函理论(DFT)在B3LYP/6-31G(d,p)水平下对四乙酰基二甲酰基六氮杂异伍兹烷(TADFIW)甲酰基的水解反应机理进行了研究.结果表明,TADFIW上的甲酰基水解时,甲酰基被质子化,碳氧双键中的氧原子带有负电荷0.619 e,碳原子带有正电荷0.471 e,亲核试剂水分子进攻质子化甲酰基的碳原子,同...     

升华焓的密度泛函理论研究

采用Politzer经验公式,运用密度泛函理论研究了升华焓的预估方法。基于在B3LYP/6–31G**水平上获得56种化合物稳定构型的基础上,运用Multiwfn软件对分子表面进行了定量分析。对比研究了采用Politzer系数和Rice系数对升华焓预估值的影响,结果表明,Politzer系数和Rice系数所造成的最大误差分别为46.1 kJ/mol和38.9 kJ/mol。为了缩小误差,根据34种化合物升华焓的实验值拟合出了一组新的系数(0.000 409(α),2.005 0(β),–2.82(γ)),并用来计算了22种含能化合物的升华焓。计算结果表明,该组新系数使计算值的最大误差为32.6 kJ/mol,标准偏差为13.8 kJ/mol。     

密度泛涵理论及其在碳纳米管性能研究中的应用

随着电子计算机技术的飞速发展,密度泛涵理论(DFT)方法在研究分子的结构与性能方面的应用日益广泛。碳纳米管是一种新型的碳纳米材料。具有独特的物理化学性质。它在储氢等方面的性能更是引起了人们的极大兴趣。这里着重介绍DFT这一重要理论及其在碳纳米管性能研究中的应用。     

FOF-18结构与性能的量子化学研究

用B3LYP法,在6-31G基组水平上优化了FOF-18的几何构型,得其稳定的几何构型;在振动分析的基础上求得体系的振动频率、IR谱;采用Monte-Carlo方法预估了密度;设计等键等电子反应计算了生成焓;运用Kamlet公式预测爆速、爆压和爆热;将计算性能与CL-20的性能作比较。结果表明,FOF-18整个分子呈N字形,且存在7个强吸收峰,密度2.06g/cm3、生成焓501.03kJ/mol、爆速9411.82m/s、爆压42440.76MPa、爆热6637.46kJ/kg,该化合物的性能与CL-20接近。     

工业炸药的爆轰性能研究

用有机玻璃法测定了岩石膨化、煤矿膨化、铵梯以及乳化炸药的爆速和爆压，同时用VLWR爆轰程序对岩11石膨化硝铵和铵梯炸药的爆轰参数及C—J产物的平衡组成进行了计算。结果表明，工业炸药具有低爆速和低爆压的非理想爆轰特征，而理论计算值和实验值比较接近，获得了较好的结果。     

用改进的密度泛函理论预测三元硬球混合物的结构

在Ronsenfeld的权重函数的基础上,在计算流体自由能密度时利用硬球混合物流体的Boublik—Mansoori—Canahan-Starling-Leland状态方程来代替硬球的定标粒子理论,从而得到了改进的密度泛函理论。结合测试粒子法,对不同组成的三元硬球混合物流体的径向分布函数进行了计算：与分子模拟数据比较结果表明,使用合适的密度泛函理论,测试粒子法能够成功地计算多元硬球混合物流体的结构性质。本研究为使用统计力学理论计算其它复杂流体的热力学性质提供了一种方法。     

间苯三酚法合成TATB产品中副产物的鉴定及性能表征

为研究间苯三酚法合成无氯TATB副产物对TATB性能的影响,采用柱层析法将TATB中含有的微量副产物进行了有效分离,结合红外光谱、质谱及核磁对分离得到的副产物进行定性分析;通过差示扫描量热法、热失重法研究TATB及副产物的热分解性能;基于密度泛函数理论计算了TATB及副产物的部分爆轰性能参数。结果表明,TATB中含有的副产物为1-氨基-3,5-二乙氧基-2,4,6-三硝基苯(AETB)和1,3-二氨基-5-乙氧基-2,4,6-三硝基苯(EDATB);副产物的热分解性能与TATB间存在一定差异,TATB及副产物均只有一个热失重过程,但副产物失重过程的起始温度及速率远低于TATB;在相同升温速率下,AETB和EDATB的放热分解峰温分别比TATB低109.2℃和121.4℃;TATB仅在较高温度下存在一个放热分解的过程,副产物EDATB和AETB在较低温度下均存在明显的吸热熔化现象,温度继续上升到一定值后逐渐发生放热分解,副产物的热安定性远低于TATB;由密度泛函理论计算获得副产物的爆热值与TATB十分接近,但是密度、爆速及爆压值均低于TATB。