立方烷衍生物高能密度材料的结构和性能

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1、立方烷衍生物高能密度材料的结构和性能作者:黄启秋工作单位:昭通市盐津县第二中学职业:教师联系电话:15894258266摘要立方烷及其衍生物作为一种潜在的,环境友好的高能密度材料受到广泛的关注,本文着重用量子化学的计算方法和基础,对几个立方烷衍生物的结构及性能进行了研究,结果表明,在几个立方烷衍生物中,八氨基立方烷及其稳定,而立方烷上形成五元杂环稳定性适中,有可能成为一种潜在的高能密度材料.就其对有孤对电子(氨基亚硝基醛基以及杂环上的氧原子)的大分子计算结果而言,两种半经验(MOPM3)法与密度泛函(B3LYP)法相差较大,但比较而言

2、PM3法与密度泛函发较为接近.关键词立方烷;高能密度材料;半经验AM1;密度泛函AbstractThecubaneandit’sderivativesaspotentialandenvironmentallyfriendlyhighenergydensitymaterial(HEDMS)havebeenextensivesivelystudiesinrecentyears.inthisarticle,theconfigurationandthestabilityofsixcubanederivationalswereinvestiga

3、tedwithquantumchemistrysemiexperientialmethodAM1,pm3anddensityfunctionaltheoryB3LYPmethod.Theresultssuggestthatoctamido-cubaneisverystable,OnlyoctanitrosoylcubaneisadaptablestabkeandmightbethepotentialHEDM.Keywords:cubane;highenergydensitymaterial;AM1;DFT一、课题背景随着人类进入21世

4、纪，社会的可持续发展及其所涉及的生态、环境、资源、经济等方面的问题愈来愈严重成为国际社会关注的焦点，被提到发展战略的高度。更为严厉的保护环境的法规不断出台、促使化学工业界把注意力集中到从源头上杜绝或减少废气物的产生，既抛弃先污染后处理的方针。当今的许多化工产品及其生产过程多以20世纪前50年、甚至是19世纪的技术为基础发燕尾服起来的，它们对人类的衣、食、住、行和医疗、保健等方面作出贡献的同时，也对环境产生诸多不良影响。这对科学技术必然提出新的要求，对化学，尤其是合成化学更是提出了挑战，同时也提供了学科发展的机会。近年来，绿色化学，洁净

5、技术、环境友好过程等已成为使用率很高的词汇，这是对化学提出新的目标、方向和极大的挑战。环境经济性正成为技术创新的主要推动力之一。因此，重要的不在于是否什么分子都江堰市可以合成，而在于怎么合成。有效性、经济性、环境影响和速度是其中的关键当然还有艺术性、创新性与想象力。而生命科学与材料科学的发展，特别是进入后基因时代后，需要有机合成快速提供各种具有特定生理或材料功能的有机分子，而新结构类型分子的获取往往取决于新的合成方法，后者往往又取决于新的理论和概念。因此，在21世纪有机合成化学的发展，需要从概念、方法、结构与功能诸方面入手组合化学和高

6、通量筛选就是因新概念的引入而开创了新领域，发展了新技术，解决绿色化学合成的问题同样需要从概念、方法、结构与功能诸方面冲破传统的束缚，进行全面的发燕尾服与创新。此外，如前所述，天然产物全和成方法学研究往往是产生新概念、新方法与新结构的载体。由于高科技术和新型武器系统的发展对含能材料提出了新的要求，推动了含能材料向高层次发展。高能量密度材料(HEDM)正是为适应这一需要而出现的新概念。国外在些领域取得了十分重大的进-9-展和突破。HEDM的研究，从分子设计、性能测试到使用研究和综合评价，是一项难度大、耗资大、费时长的研究课题。因此，对潜在

7、HEDM目标化合物进行理论计算和初步评价，用以指导分子设计和化学合成有非常重要的意义。立方烷最初合成于60年代，结构和性质均很特殊，具有Oh对称，分子中SP3杂化的碳原子成键时，键长和键角都极大地偏离了正常情况。具有如下典型特征：A、密度大立方烷因具有高的对称性和致密的多环笼状结构，使其密度(1.29g.cm-3)几乎是其结构单元—环丁烷密度(0.70g.cm-3)的两倍；B、较高的生成热和张力能立方烷实测生成热为604.6+5.4J.cmol-1,相应张力能为694.5kj.mol-1C、良好的动力学稳定性尽管立方烷热力学稳定性不佳

8、，但其在动力学上十分稳定，加热到200℃时也不会分解。因此，充分利用立方烷上述特点HEDM，把富能基团引入立方烷中，将会形成一类能量密度高、稳定性好的新性含能材料，从而含能立方烷构成了研究领域中的一类目标化合物。在这类含