立方烷衍生物高能密度材料的结构与性能

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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

2、)法相差较大,但比较而言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,theconfigurationandthestabilityofsixcubanede

3、rivationalswereinvestigatedwithquantumchemistrysemiexperientialmethodAM1,pm3anddensityfunctionaltheoryB3LYPmethod.Theresultssuggestthatoctamido-cubaneisverystable,OnlyoctanitrosoylcubaneisadaptablestabkeandmightbethepotentialHEDM.Keywords:cubane;highenergyde

4、nsitymaterial;AM1;DFT一、课题背景随着人类进入21世纪，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

5、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

6、，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)-9-正是为适应这一需要而出现的新概念。国外在

7、些领域取得了十分重大的进展和突破。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

8、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，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