高能化合物的分子设计
出版时间：2014年版
丛编项： 21世纪科学版化学专著系列
内容简介
《高能化合物的分子设计》是作者近十年基于量子化学计算对高能化合物进行设计科研工作的总结。《高能化合物的分子设计》分三篇共18章。第一篇简介一般理论计算方法和高能化合物性能预测方法。第二篇和第三篇分别对多氮分子和离子化合物以及其他类型化合物进行分子设计。在多系列数千种化合物的分子、电子结构与物理、化学和爆炸性能关系系统研究的基础上，按能量与稳定性相结合的定量标准进行比较和筛选，从中共预示和推荐出数百种高能量密度化合物（HEDC）候选物供合成工作者参考。首次细致研究多氮离子盐的结构和性能，展示多种取代基、桥连基和氮杂环等多种组合形成多类衍生物的作用和功能；增添燃烧性能从炸药向火药拓展应用；揭示和综述安全性（感度）判据，使《高能化合物的分子设计》呈现丰富多彩的特色和创新性。
目录
前言
第一篇理论计算方法
第1章—般理论方法简介3
1.1Hartree-Fock 方法3
1.2密度泛函舰*
1.3M0ller-Plesset 微扰法5
1. 4基于体积的热力学方法6
1.5繼及其选择7
1.5.1极小基组7
1.5.2劈裂价键基组 7
1-5.3极化基组8
1.5.4弥散基组8
1.5.5高角动量基组8
1.5原子化方法9
1 .7等键反应方法9
参考文献1 0
第2章高能化合物性能预测方法1 3
2.1分子晶体和离子晶体密度预测1 3
2.2气相和固相生成热计算15
2.3爆轰性能和比冲预估W
2.4稳定性和感度预测17
2.5离子盐形成热力学性质计算18
参考文献19
第二篇多氮分子和离子盐的分子设计
第3章唑类衍生物25
3.11，1'-和5，5'-桥连双四唑衍生物25
3.1.1生成热 25
.1.2电子结构32
3.1.3爆轰性能34
3.1.4热稳定性38
3.1.5潜在HEDC候选物42
3.1.6小结43
3.2碳桥连双亚氨四衍生物43
3.2.1生成热 44
1.2电子结构48
3.2.3热稳定性49
3.2.4爆轰性能52
3.小结54
3.3氮桥连双亚氨四衍生物54
3.3.1生成热 55
2电子结构58
2.3.3热稳定性60
2.3.4爆轰性能62
2小结64
3.41，4-双(1-氮-2，4-二硝基苯)-亚氨基四唑衍生物65
3.2生成热 66
3.3电子结构70
4.4.3爆轰性能72
3.4.4热稳定性74
3.4.5小结76
3.5含m-四唑的双杂环衍生物76
3.5.1生成热 77
3.5.2爆轰性能81
3.5.3热稳定性84
1.5.4 小结86
参考文献87
第4章呋咱类衍生物92
4.1单环呋咱衍生物92
4.1.1生成热 93
4.1.2爆轰性能95
4.1.3键解离能98
4.1. 4 小结100
.2单环氧化呋咱胜物100
1.3.2.1生成热101
4 2.2爆轰性能105
3-2.3热稳定性108
3小结111
3.3碳桥和氮桥连双呋咱衍生物111
4.3.1生成热112
3.3.2 电子结构116
4.3.3爆轰性能118
3.4-3.4热稳定性121
4. 3. 5 小结124
5.4含呋咱的多杂环衍生物124
44. 1 生成热126
3.4.6.4.2电子结构130
5.4.3热稳定性132
5- 4- 4 爆轰性质135
54. 5 小结137
参考文献137
第5章嗪类衍生物143
2.1，2，4，5-四嗪衍生物143
6.1.1生成热144
5.1.2前线轨道能级和热稳定性149
5.1.3爆轰性能153
6.1.4预测潜在HEDC候选物155
65 小结156
3.3，6-2H-1，2，4，5-四嗪取倾生物156
3.4.7.2.1生成热156
5.2.2电子结构160
5.2.3爆轰性能161
5.2.4热稳定性162
4.1.2小结164
4.1.21，2，3，4-四嗪-1，3-二氧衍生物164
5.3.1生成热166
5.3.2电子结构169
6.3.3爆轰性能172
.3.4热稳定性174
1.4.3.5 小结176
5.*桥连双1，3，5-三嗪衍生物176
4.4.1生成热178
4*. 2 电子结构181
4. *.3爆轰性能183
4.*.*热稳定性185
3.5*. 5 小结189
参考文献189
第6章多氮稠环衍生物193
6.1L8-二氢二呋咱并[3，如]哌嗪衍生物193
6.1.1生成热19*
5.1.2 电子结构195
5.1.3爆轰性能197
5*热稳定性199
75 小结200
6.2呋咱并[3，叫吡嗪衍生物201
5.2.1生成热202
1.5.2.2爆轰性能206
5.2.3热稳定性208
3.62. * 小结211
5 3 四唑并[1，5孙1，2，，5-四嗪和1，2，-三唑并[，3孙1，2，，5-四
嗪衍生物212
3.4.8.3.1生成热213
7.3.2前线轨道能级217
7.3.3热稳定性217
6.3.*爆轰性能220
4 3.5预测潜在HEDC候选物223
6.3. 6 小结22*
4.1.3.*二呋咱并[3，2>:3'，Ve]哌嗪衍生物及其类似物22*
6.*.1优化结构226
6. *.2生成热232
6. *.3爆轰性能23*
6.*.*应变能和自然键轨道布居分析236
6.*. 5热稳定性2*1
6.*. 6 小结243
参考文献244
第7章多元氮杂环衍生物249
1.6含氮小分子生成热的高级舰方法预测249
7 1.1计算方法250
6.1.2不同方法的计算结果比较252
6.1.3不同方法的适用性252
64 小结252
6.2 1，3-二硝基氮杂丁烷衍生物252
6.2.1生成热253
3.7.2.2电子结构255
8.2.3爆轰性能257
6.2.4热稳定性259
3.4.92. 5 小结270
7.3含二氟氨基四元、六元和八元氮杂环衍生物270
8.3.1生成热272
8.3.2 电子结构275
8.3爆轰性能275
7.3.4热稳定性278
5.3. 5 小结280
5.5RDX和HMX的二硝甲基和三硝甲基取倾生物280
4.1.4.4.1生成热282
7 4.2爆轰性能284
7.4.3应变能和热稳定性287
7.4.4撞击感度289
74. 5 小结290
7.1.CL-20的二硝甲基和三硝甲基取代衍生物290
7.5.1生成热292
7.5.2爆轰性能295
7.5.3应变能和热稳定性297
7.5.4撞击感度300
5.5. 5 小结301
参考文献301
第8章几种特殊类型的高能化合物307
8. 1四氮杂金刚烷衍生物307
8.1.1生成热308
8.1.2电子结构312
1.7.1.3热稳定性314
8 1.4爆轰性能316
8. 1. 5小结319
8. 2多硝基和多硝酸醋基金刚烷衍生物320
7生成热320
8电子结构322
8.2.3爆轰性能323
8. 2. 4小结324
71# 7-二氨基-1 # 7-二硝基亚氨基-2 # 4 # 6-三硝基-2 # 4 # 6-三氮庚烷衍
^物324
7生成热325
8爆轰性能329
9热稳定性331
8. 3. 4小结332
8零氧平衡的四唑和四嗪衍生物333
8. 4.1生成热335
7爆轰性能340
8热稳定性344
8. 4. 4小结347
8.5具有良好氧平衡的三硝甲基取代氮杂环衍生物347
3.8生成热349
95. 2电子结构 353
7.5.3爆轰性能355
3.4.10.5.4热稳定性358
95. 5小结360
96十^■硝基TK柱柱和TK硝基氮杂TK柱烷360
8DNH性能评估361
6 6.2六柱烷的六氮对称杂化365
4.1.56. 3小结366
参考文献367
第9章唑类和四嗪类衍生物离子盐373
4.1.61三唑衍生物分子及其离子盐373
8.晶体密度373
生成热377
9.1.3爆轰性能381
9.1.4离子盐形成热力学385
1.85结论388
9.2四唑衍生物和氮连双四唑衍生物离子盐389
9.2.1晶体密度390
9.2.2生成热394
9.2.3爆轰性能400
9.2.4离子盐形成热力学404
9.2. 5小结410
9.3四嗪衍生物和桥连双四嗪衍生物离子盐411
9.3.1晶体密度412
9.3.2生成热413
9.3.3爆轰性能416
9.3.4离子盐形成热力学418
93. 5小结420
95-硝基亚氨翻唑衍生物离子盐420
9.4.1晶体密度422
9.4.2生成热426
9.4.3爆轰性能和感度 432
9.4.4离子盐的形成热力学436
104. 5小结441
105-二硝甲基四唑类衍生物离子盐441
9.5.1晶体密度442
9.5.2生成热445
9.5.3爆轰性能450
9.5.4离子盐的形成热力学454
3.95. 5小结456
9.6质子化和甲基化四唑衍生物离子盐456
10.6.1晶体密度458
8.6.2生成热468
3.4.11.6.3爆轰性能479
10.6.4离子盐的形成热力学489
10. 6. 5小结492
参考文献492
第1(章双氮杂环类衍生物离子盐500
1.9二价双四唑取代杂环类衍生物离子盐500
10.晶体密度501
11.生成热504
10.1.3爆轰性能508
10.1.4离子盐的形成热力学512
11小结515
10.2杂环功能化硝胺基呋咱类衍生物离子盐515
10晶体密度516
11生成热519
12爆轰性能523
1.10.4离子盐的形成热力学526
3.10小结529
1.11桥连双5-硝基亚氨基四唑衍生物离子盐529
11.3.1晶体密度531
9生成热534
10爆轰性能537
11离子盐形成热力学540
12小结543
参考文献543
第三篇各类型多系列高能化合物的分子设计
第11章密度预测的方法和基组选择551
3.4.12芳烃硝基化合物552
11计算方法552
12.1.2合适方法和基组的选择 553
11.1.3分子结构或取代基对密度的影响560
11小结562
3.4.13脂肪族If肖酸酯562
11.2.1合适方法和基组的选择 562
9.2.2分子结构或取代基对密度的影响570
7.小结571
参考文献571
第12章苯和苯胺类硝基衍生物575
4.1.7计算方法576
12.2红外光谱577
12.3热力学性质582
12.4密度和能量586
12.5热解机理、稳定性和感度判别589
1.12.5.1静态理论指标589
12.动态理论指标592
12.5.3感度判别指标之间的关联595
12.6 小结596
参考文献597
第13章苯鼢和甲苯类硝基衍生物601
13.1苯酸硝基衍生物602
12红外光谱602
13.1.2热力学性质605
13密度和能量608
13.1.4热解机理、稳定性和感度判别611
3.11小结618
13.2甲苯类硝基衍生物619
13红外光谱619
13.2.2热力学性质622
13. 2. 3密度和能量624
13.2.4热解机理、稳定性和感度判别628
13小结635
参考文献637
第14章HNS的多取代基衍生物640
14. 1 HNS 及其一N02、一NH2 和一OH 衍生物640
3.4.14红外光谱640
12.1.2热力学性质645
12密度和能量649
10.1.4热解机理、稳定性和感度判别652
8.小结655
4.1.82 HNS 的一CN、一NC、一NN02和一0N02 衍生物656
9.红外光谱656
8.2.2热力学性质661
8.2.3密度和爆轰性能667
8小结669
参考文献670
第15章DPO及其衍生物671
15.1 DPO的分子结构和性能672
1.13分子几何672
1.14红外光谱674
15.1.3热力学性质676
13 1.4热解机理677
13.55密度和能量679
13.5小结679
132 DPO 的一N3、一ONO2 和一NNO2 衍生物680
13红外光谱681
13.2热力学性质684
14.2.3几何结构和相对稳定性 691
3.12HEDC的潜在目标物699
3.13小结704
14DPO晶体的结构和性能705
14.3.1计算原理和方法705
14力场的选择706
3.4.15.3.3晶型预测711
13能带结构715
14小结716
参考文献718
第16章双高五棱柱烷多取代衍生物721
141双高五棱柱烷一NO2衍生物721
13生成热721
3.4.16.1.2爆轰性能725
15.1.3热稳定性和热解机理727
11红外光谱731
15.1.5热力学性质735
9.小结740
16.2双高五棱柱烷一CN、一NC和一ONO2衍生物741
4.1.9生成热741
4.1.10爆轰性能746
14 2.3热稳定性和热解机理748
10.红外光谱749
1.
