DNTF的合成与表征

3，4-二（硝基呋咱基）氧化呋咱（DNTF）是一新型高能量密度化合物，其感度较HMX的低，能量较HMX的高，与CL-20的相当。文中对DNTF及其中间体3-氨基-4-酰胺肟基呋咱（AAOF），3-氨基-4-酰氯肟基呋咱（ACOF），3，4-二（氨基呋咱基）氧化呋咱（DATF）及其异构体3，6-二（3＇-氨基呋咱基-4-基）-1，4-二氧杂-2，5-二氮杂环己-2，5-二烯（BADDD）的合成，表征和主要的物化和炸药性能进行了报道。     

新型含能材料研究

1呋咱类化合物的合成含呋咱（氧化呋咱）环的含能化合物具有许多优异的炸药性能：标准生成焓高,富含氮氧,能量密度高,分子稳定性好,熔点较低。3,4-二（硝基呋咱基）氧化呋咱（DNTF）威力大,能量高,接近CL-20,安全性能较HMX和CL-20好,在熔铸炸药、推进剂及柔性导爆索等领域有着广阔的应用前景。DNTF属第四代高能炸药。     

3-叠氮-4-氨基呋咱的合成与晶体结构

以呋咱环为基本结构单元可以构建多系列性能优异的新型呋咱含能衍生物，它们一般具有能量密度高，标准生成焓大，氮含量高以及分子热力学稳定性较好等优点。3-叠氮-4-氨基呋咱（AAF）作为合成三唑联呋咱、多叠氮基呋咱、呋咱醚、腈基呋咱等多类含能化合物的重要中间体，而且本身也是一个高能量密度化合物，因此探讨其合成方法具有一定的意义。3-叠氮-4-氨基呋咱的合成路线如图1所示，合成分为3步：第一步是乙二醛与盐酸羟胺在氢氧化钠溶液中发生加成缩合反应得N-氨基乙二肟（DAG）。该反应具有强放热性，实验操作应小心。     

用分子子图法计算硝基呋咱化合物的生成热

用新的分子子图法计算硝基呋咱类化合物的生成热 ,将呋咱基团视为母体 ,即基子图项 ;硝基、叠氮基、甲基、氰基拆分为一个个原子 ,从原子的角度来分分子子图 ,将碳、氢、氧、氮原子视为取代基 ,即亚子图项 .同时考虑呋咱基团的个数 ,考虑 1位、2位、3位、4位上碳、氢、氧、氮原子及双键、叁键对生成热的影响 ,还考虑不饱和度、总硝基个数、环的个数 (除呋咱环 )、氮氮及氮氧双键的个数对生成热的影响 .用这种新的分子子图编码方法 ,对硝基呋咱化合物的生成热进行了拟合和预估 ,取得了满意的结果 ,其回归方程的相关系数达到了 0 .995 4 .     

六硝基六氮杂三环十二烷的结构和性能——HEDM分子设计

用密度泛函理论B3LYP方法,在631G基组水平下设计和计算了高能量密度化合物六硝基六氮杂三环十二烷的结构和性质.由分子总能量、前线轨道能级和键集居数等电子结构参数,判别船式(α)比椅式(β)构象稳定.求得其IR谱频率和强度并作归属,报道了200～800K体系的热力学性质.基于理论计算密度和生成热,运用Kamlet公式预示了标题物的爆速和爆压,α构象的爆速和爆压分别为9.46km/s和41.74GPa,β构象则稍低些,分别为9.34km/s和40.02GPa.     

2-（二硝基亚甲基）-4，5-咪唑烷二酮的反应研究

2-(二硝基亚甲基)-4，5-咪唑烷二酮(1)是1998年首次报道的一个新化合物，是Latypov等在探索合成低感高能炸药1，1-二氨基-2，2-二硝基乙烯(FOX-7)的过程中得到的一个重要中间体，它去掉羰基开环即得FOX-7，     

六取代三环喹唑啉电荷传输性质的理论研究

六取代三环喹唑啉分子可以作为液晶半导体材料。使用电子传输的半经典模型和密度泛函理论方法在B3LYP/6-31G**水平上对六取代三环喹唑啉分子的电荷传输性质进行理论研究。结果显示,该分子的正电荷传输速率为负电荷传输速率的30倍。与苯并菲和六氮杂苯并菲比较,该分子更有利于正电荷传输。     

新型酰胺型手性大环多胺的合成及光谱表征

以L-脯氨酸为原料,通过酯化、桥连和关环三步反应合成了两种新的酰胺型手性大环多胺。它们可作为NMR手性溶解剂用于羧酸类手性化合物的手性识别。通过多因素正交实验,确定了最佳反应条件： (8S,18S)-1,4,10,13,16-五氮杂三环[16.3.0.04,8]二十一烷-9,17-二酮(2-a)反应温度50 ℃,反应时间10 d,氮气保护,无水甲醇,产率为34.9%,熔点278～280 ℃;13-苯基-(8S,18S)-1,4,10,13,16-五氮杂三环[16.3.0.04,8]二十一烷-9,17-二酮(2-b)反应温度为回流,反应时间20 d,氮气保护,无水甲醇,产率为2.6%,熔点243～245 ℃。通过红外光谱、质谱、元素分析、一维、二维核磁共振波谱等手段对目标化合物的分子结构进行了表征,对化合物的红外光谱吸收峰及核磁谱线进行了归属分析,为进一步研究主客体分子之间的相互作用机理,开发更多更有效的NMR手性溶解剂提供了光谱依据。     

六氮杂苯并菲及其衍生物电荷传输性质的理论研究

在B3LYP/6-31G^**理论水平对六氮杂苯并菲及其衍生物和苯并菲及其衍生物分子及分子离子进行结构优化和频率计算,得到稳定构型.在此基础上,计算二聚物的单电能随旋转角度的变化关系,得到能量最低点.根据电子转移的半经典模型研究这些化合物分子的电荷传输性质.计算结果表明,六氮杂苯并菲的正电荷传输速率最小,负电荷传输速率最大.巯基,羟基,烷氧基和氟基团的取代有利于正电荷传输,不利于负电荷传输.烷氧基的链长对电荷传输性质几乎无影响. 关键词： 六氮杂苯并菲 电荷传输 盘状液晶     

HNIW和DNT的共晶制备和光谱分析研究

六硝基六氮杂异伍兹烷(HNIW)作为一种新型高能炸药，寻求对其综合性能的改性是现阶段研究的重点。不同于传统的重结晶、高聚物包覆和复合等改性方法，通过晶体工程学方法，采用和小分子低感度炸药共结晶的方法，可对HNIW从炸药的内部组成和晶体结构层面进行改性。设计采用溶剂挥发法以一定的配比制备得到了六硝基六氮杂异伍兹烷(HNIW)和二硝基甲苯(DNT)的共晶，并针对晶体结构以及物相的改变，应用X射线粉末衍射(PXRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)和拉曼光谱(Raman)相结合的方法，对共晶样品进行快捷而有效的表征。结果显示，与单组分HNIW和DNT相比，共晶的PXRD图谱中出现了新的强衍射峰，证实了共晶与单组分晶体结构具有显著差异，产生了一种新的物相。红外光谱和拉曼光谱谱图显示，一系列特征吸收峰产生了峰位偏移以及峰宽和峰高的变化，证明了由于HNIW分子和DNT分子之间相互作用形成了共晶分子晶体结构，且共晶内部晶格振动较之单组分HNIW和DNT发生了改变，不再是单组分分子间的相互作用，从而佐证了HNIW/DNT共晶是一种不同于原组分分子空间构型的新物相。     

2H-氮杂卓衍生物迁移反应的光谱学特征

氮杂卓化合物存在1H-,2H-,3H-和4H-共4个互变异构体,其中,2H-,3H-系统是最重要的。2H-氮杂卓母体化合物很不稳定,4位存在叔-丁基,并且环上含有丙硫基(PrS-)取代基的2H-氮杂卓,不仅发生H迁移,也能发生PrS-迁移,向较稳定的3H-氮杂卓异构化。以2,7-二甲氧基-4-甲基-2H-氮杂卓为原料,通过与Pr-SH的取代反应,合成7-甲氧基-4-甲基-2-PrS-2H-氮杂卓,并讨论分析产物的 迁移反应。通过IR、¹H NMR、¹³C NMR、MS检测表明,在室温条件下,4位存在甲基的2H-氮杂卓衍生物,选择性地发生 PrS-迁移,生成3H-氮杂卓,而且此异构化反应速度比叔-丁基存在时的情况更快。     

苯并氧化呋咱稳定性和异构化的DFT和ab initio研究

运用B3LYP/6-31G(d)密度泛函理论（DFT）方法对苯并氧化呋咱、邻二亚硝基苯及其间的异构化反应进行了计算研究。结果表明,苯并氧化呋咱的分子总能量比邻二亚硝基苯的低;由苯并氧化呋咱异构为邻二亚硝基苯的正向反应活化能（Ea+=51.0kJ/mol）,与文献实测值（58.6kJ/mol）较接近,而其逆向反应活化能（Ea-=4.6kJ/mol）很小,从而揭示了苯并氧化呋咱比邻二亚硝基苯更稳定·此外,进行了HF/3-21G、HF/6-31G(d)和MP2/6-31G(d)//6-31G(d)水平下相应的计算,发现B3LYP-DFT的结果较abinitio为优。谐振动频率的B3LYP/6-31G(d)计算还支持了邻二亚硝基苯为苯并氧化呋咱“自-自”互变重排反应的中间体。     

典型杂氮硅三环分子构象特性及^29Si磁屏蔽张量从头计算

采用模拟退火方法获得了１－甲基及１－乙烯基取代的杂氮硅三环类化合物存在的几种分子构象，并采用ａｂｉｎｉｔｉｏＧＩＡＯ－ＣＨＦ方法对Ｆ和ＣＨ３基团取代的模型化合物结构进行了＾２９Ｓｉ磁屏 蔽张量从头计算研究。     

4－羧基杂氮硅三环中羧基红外光谱的研究

１－甲基及１－乙烯基－４－羧基杂氮硅三环在１６４５～１６３５ｃｍ－１均有与４－羧基相联系的弱吸收。对１－氯烷基取代物在上述范围的红外光谱研究表明，此吸收应归属于氢键存在下羧基上Ｃ＝０的伸缩振动，这种氢键形成于４－羧基与另一杂氮硅三环的桥氧之间，给杂氮硅三环化合物的质子化机理提供了直接证据。     

3，3-二硝基氮杂环丁烷的合成

多硝基氮杂环丁烷3，3-二硝基氮杂环丁烷(DNAZ)，除用做目前最具有应用前景的含能材料之一1，3，3-三硝基氮杂环丁烷(TNAZ)的合成中间体之外，利用其呈碱性的特点与许多酸性物质反应得到含能盐。能与DNAZ形成盐的含能阴离子非常普遍，尤其以硝基取代的五元芳香杂环最为重要，主要包括3，5-二硝基-1，2，4-三唑阴离子、4，4’，5，5，-四硝基双咪唑阴离子、2，4-二硝基咪唑阴离子及3-硝基-5-羟基三唑阴离子等。这些含能盐可作为火箭推进剂的氧化剂成分。     

4—羧基杂氮硅三环中羧基红外光谱的研究

１－甲基及１－乙烯基－４－羧基杂氮硅三环在１６４５～１６３５ｃｍ＾－１均有与４－羧基相联系的弱吸收。对１－氯烷基取代物在上述范围的红外光谱研究表明，此吸收应归属于氢键存在下羧基上Ｃ＝Ｏ的伸缩振动，这种氢键形成于４－羧基与另一杂氮硅三环的桥氧之间，给杂氮硅三环化合物的质子化机理提供了直接证据。     

含多氟烷基三环螺环化合物的合成及波谱学结构研究

选择合适的反应条件,设计合成了含长链多氟烷基的螺环化合物. 通过对反应产物的¹H MR、 ¹³C NMR、2D NMR和IR、MS谱及X-衍射图的分析,对最终反应产物10-(5-氯-2,2,3,3,4,4,5,5-八氟-戊烷基)-11-(1-碘-甲基)-6,14-二氧杂-螺[4.2.4.2]十四烷-7,13-二酮进行了结构确证和分析. 讨论了该类化合物的谱学行为和空间构型.     

氮功能化大环羟肟酸及其配合物的合成和谱学研究

以丙酮、乙二胺和溴乙酸乙酯为原料 ,合成了新的氮功能化大环羧酸酯 :内消旋 5 ,5 ,7,12 ,12 ,14 六甲基 1,4 ,8,11 四氮杂环十四烷 N ,N″ 二乙酸乙酯 (EL)。通过羟胺与EL的酰基化反应 ,得到氮功能化大环羟肟酸 :内消旋 5 ,5 ,7,12 ,12 ,14 六甲基 1,4 ,8,11 四氮杂环十四烷 N ,N″ 二乙酰羟肟酸 (H2 L)。通过H2 L与过渡金属离子 (Ni2 ,Cu2 )在乙醇溶液中进行反应 ,合成了相应的配合物。用元素分析、电子光谱、红外光谱、氢核磁共振谱和质谱对它们进行了研究。     

基于4，8-二氢二呋咱[3，}4-b，e]吡嗪高能材料的设计与筛选

为了寻找高能量密度的材料,本文设计了一系列基于4,8-二氢二呋咱[3,4-b,e]吡嗪的含能材料. 利用密度泛函理论研究了它们结构与性质之间的关系. 结果表明,这些设计化合物的性质受到含能基团和杂环取代基的影响. -N₃含能基团是提高设计化合物生成热的最有效取代官能团,而四唑环/-C(NO₂)₃基团对炸药的爆轰性能有较大贡献. 键解离能分析表明,引入-NHNH₂,-NHNO₂,-CH(NO₂)₃和-C(NO₂)₃基团会显著降低键解离能. 由于化合物A8,B8,C8,D8,E8和F8具有良好的爆轰性能和热稳定性,最终被筛选为潜在的高能密度材料. 此外,还计算了这些筛选化合物的电子结构.     

ε-CL-20/F_(2311) PBXs力学性能和结合能的分子动力学模拟

本文应用分子动力学(MD)模拟方法,研究高能量密度化合物六硝基六氮杂异伍兹烷(ε-CL-20)与常用高聚物粘结剂F2311所构成的CL-20/F2311高聚物粘结炸药(PBXs)的力学性能和结合能随温度和高聚物浓度而变化的规律.结果表明,添加高聚物于主体炸药中,使其弹性模量减小,表明刚性减小,弹性增大,机械力学性能大为改善;在一定范围内,随高聚物F2311在PBXs中浓度的增加,体系结合能从正值变为负值,而随温度升高,体系的结合能变化不是很明显.