3,4-二硝基吡唑的合成

吡唑经硝化、重排、硝化三步反应合成了潜在的TNT替代物——3,4-二硝基吡唑,其结构经1H NMR和IR确证。并对第三步硝化反应条件进行了优化,单步收率41%。     

六硝基六氮杂三环十四烷对二呋咱（HHTTD）的合成

杂环硝胺是重要的含能化合物，研究表明：用羰基取代环胺中的次甲基，可以提高炸药的结晶密度，进而提高爆速，比如硝基甘脲及我国20世纪70年代就已合成的六硝基六氮杂三环十二烷二酮。如果将呋咱基引入到氮杂稠环类化合物分子结构中，以取代结构中的羰基，则又有可能创造一类密度及能量都非常高的炸药。基于该思想，文中利用两种化合物DAF和1，4-甲酰基-2，3，5，6-四羟基哌嗪（DFTHP），合成了目标炸药分子：六硝基六氮杂三环十四烷对二呋咱（HHTTD）及前体化合物六氮杂三环十四烷对二呋咱（HTTD）。文中给出了HTTD的合成方法及HTTD的硝化反应，提出了一种新化合物HHTTD的合成方法并对羟胺缩合反应进行了较详细的研究，HTTD及HHTTD的结构见图1。     

HMX晶体和HMX/F2311 PBXs力学性能的MD模拟研究

用分子动力学方法, 在295 K NVT系综和COMPASS力场下, 对环四甲撑四硝胺(HMX)晶体和F₂₃₁₁沿HMX (001), (010)和(100)晶面所构成PBXs模型的力学性能进行模拟研究. 结果表明, 加入F₂₃₁₁降低了HMX的刚性, 增强了它的延展性. 在HMX (100)面上添加F₂₃₁₁对提高体系的延展性较显著. 为考察温度对力学性能的影响及其机理, 在245～445 K范围完成对HMX (100)/F₂₃₁₁ PBX的MD模拟. 力学分析表明, 随温度增加HMX (100)/F₂₃₁₁的延展性呈抛物线变化规律, 归因于F₂₃₁₁分子链的运动及其构象随温度的变化.     

α-Al2O3(0001)表面吸附ZnO的DFT研究

建立了α-Al2O3(0001)2×1表面薄片吸附模型,采用基于DFT动力学赝势方法,对ZnO分子的吸附生长进行了计算.详细地研究了ZnO分子在表面吸附的成键方式以及表面化学键特性.在较稳定的吸附位上,ZnO化学键[(0.185±0.01)nm]与最近邻的表面Al—O键有30°的偏转角度,Zn在表面较稳定的化学吸附位置偏离表面O六角对称约30°.通过吸附能量、原子布居数和态密度的分析,ZnO的O2-与表面上的Al3+形成的化学键表现出强离子键特征;而Zn2+同基片表面O2-形成的化学键有明显的共价键成分.     

3,4-二氨基呋咱基氧化呋咱的制备及晶体结构研究

首次通过3-氨基-4-氯肟基呋咱在热作用下脱HCl、[4 2]关环反应制备了新型呋咱(氧化呋咱)类含能化合物3,4-二氨基呋咱基氧化呋咱(DAFF),并培养出了DAFF单晶.用X射线单晶衍射、元素分析和红外光谱对其分子结构进行了表征.测试结果表明:DAFF晶体属三斜晶系,空间群P1,a=0.6400(4)nm,b=1.0609(8)nm,c=1.4634(7)nm,α=83.53(5)°,β=87.27(4)°,γ=77.74(5)°,V=0.9645(11)nm3,Z=4,Dc=1.737g?cm-3,F(000)=512,μ(MoKα)=0.149mm-1;R1=0.0568,wR2=0.1137.DAFF分子不共面,三环面扭曲,面间夹角为27.18(1.99)°和30.48(2.07)°,晶体中存在分子内和分子间氢键.     

3-硝基-1,2,4-三唑-5-酮羟胺盐的合成及其晶体结构

3-硝基-1,2,4-三唑-5-酮(NTO)与氢氧化钠反应得到NTO钠盐,再与盐酸羟胺反应合成了NTO的羟胺盐(HANTO),其结构经13CNMR,IR,MS,元素分析和四园单晶X-射线射衍仪表征。结果表明:HANTO属三斜晶系,空间群为P-1,晶胞参数为:a=0.6625(2)nm,b=0.7124(4)nm,c=0.7221(3)nm,α=68.46(4)°,β=71.36(3)°,γ=67.50(3)°,V=0.2864(2)nm3,Dc=1.891g.cm-3,Z=2,F(000)=168,μ(MoKα)=0.177mm-1。最终偏离因子R=0.0533,wR=0.1404。HANTO分子中存在分子内和分子间氢键。     

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。     

HMX与含硼化合物相互作用的理论计算

在PBX体系中加入合适的键合剂通常能改善HMX与高聚物的界面作用.为了预测其界面作用强度及粘合效果,本文采用B3LYP密度泛函方法和6-31G*基组计算HMX与含硼化合物BR1R2R3的相互作用.优化得到了存在B…O相互作用的HMX…BR1R2R3复合物的几何构型.计算结果表明,HMX…BH3和HMX…BH2(CH3)中的B与O原子间相互作用强,二者分子间相互作用能在MP2/6-31 G**//B3LYP/6-31G*水平上分别为-65.3 kJ/mol和-40.2 kJ/mol.由于空间位阻效应HMX中的O原子与BH(CH3)2、B(CH3)3和B(OH)(CH3)(CH2NH2)中的B原子距离大于3.理论计算结果与实验结果基本一致.     

硝基甲烷和氟化氢多体相互作用的从头算

应用量子化学ab initio方法研究了硝基甲烷三聚体和氟化氢四聚体的分子间相互作用。计算结果表明，三体和四体相互作用能是否为排斥或吸引依赖于具体的超分子结构。对于受压缩的硝基甲烷炸药，三体相互作用能必须考虑；而对分子间距离压缩至1．7A的氟化氢四聚体，四体相互作用能对总结合能的贡献可忽略不计。     

确定材料在高温高应变率下动态性能的 Hopkinson杆系统

描述了一种利用Hopkinson杆装置确定在高温（温度可高达1 173 K）、高应变率下材料动态性能的试验方法。在试样加温过程中,试样不与入射杆及透射杆接触。当试样加热到预定温度时,气压驱动同步组装系统,推动透射杆及试样,使得应力波到达入射杆与试样接触面时,入射杆、试样及透射杆紧密接触。利用以上系统,完成了连铸单晶铜及上引法连铸多晶铜从室温到1 085 K范围内的应力应变曲线。测试结果表明,不论是上引法连铸多晶铜还是连铸单晶铜,流动应力随温度的升高而下降,在温度低于585 K时,材料的应变硬化率明显大于在温度高于585 K时的应变硬化率。