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NTO二聚体及混合体分子间相互作用的理论研究

徐丽娜  
【摘要】:研究高能体系中的分子间相互作用,不仅可以为炸药的配方设计提供理论指导,而且还能推进含能材料学科的发展。本论文应用量子化学理论方法计算研究了NTO(3-硝基-1,2,4-三唑-5-酮)二聚体和混合体系的分子间相互作用。 采用HF、MP2和DFT方法在6-31G~*和6-311G~(**)等基组水平下,研究了NTO分子的几何构型、电子结构、IR谱和热力学性质,此外,还对NTO同分异构体的互变机理进行了探讨。 在DFT-B3LYP/6-311++G~(**)水平下对(NTO)_2进行计算研究,求得(NTO)_2的六种优化构型,通过能量分析,六种优化二聚体的稳定性排序为Ⅶ>Ⅵ>Ⅴ>Ⅳ>Ⅲ>Ⅱ,构型Ⅶ的结合能最大,为53.66 kJ·mol~(-1)。(NTO)_2均以较强氢键结合而成,其中构型Ⅴ、Ⅵ和Ⅶ中均存在两个强氢键O…H-N(O与三唑环C_5相连),形成八元环结构。Ⅲ和Ⅳ中有一个强氢键和另一个为硝基N-O参予的弱氢键,形成九元环结构。(NTO)_2的电荷转移主要是由于一子体系中O的孤对电子向另一子体系中最临近的N-H反键轨道转移。 在B3LYP/6-311++G~(**)水平上,经基组叠加误差和零点能校正,求得NTO与NH_3和NTO与H_2O的最大结合能为分别为37.58kJ·mol~(-1)和30.14kJ·mol~(-1),NTO与NH_3间的电荷转移主要是由于NH_3中N的孤对电子向NTO的N-H反键轨道转移。NTO与H_2O间的电荷转移主要是由于H_2O中O的孤对电子向NTO的N-H反键轨道转移。


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