四唑衍生物热分解机理的分子模拟研究

【摘要】： 本文结合从头计算分子动力学(ab initio molecular dynamics，AIMD)方法和量子化学的密度泛函理论(density functional theory，DFT)深入详细地研究了四种5-取代-1-H-四唑衍生物(5-NO_2-1-H-四唑，5-NH_2-1-H-四唑，5-H-1-H-四唑和5-N_3-1-H-四唑)分子的单分子热分解反应机理。 借助于VASP程序包，我们分别对不同温度下的反应轨迹进行了分子动力学模拟计算。用Gaussian 98程序在B3LYP／6-31G(d)的水平上优化了28个过渡态和32个极小点结构，相应的高精度单点计算则分别在MP2／6-31G(d,p)，MP4／6-31G(d,p)和CCSD(t)／6-31G(d,p)水平上进行。得到的能量和其他的高级计算均能较好地吻合。此外，还在HF／6-31G(d)水平下计算了6个过渡态和8个极小点的优化构型。理论计算得到的反应通道包括：5-NO_2-1-H-四唑分子的四条热分解反应途径、5-NH_2-1-H-四唑分子的三条热分解反应途径、5-H-1-H-四唑分子的六条热分解反应途径以及5-N_3-1-H-四唑分子的三条热分解反应途径。结果表明，四种衍生物热分解的主要反应途径都是直接开环反应。根据反应活化能对它们的感度进行排序，得到了与实验撞击感度结果完全一致的结论，证明两者之间的确存在着良好的平行关系。这对于四唑衍生物的起爆机理以及新型安全钝感起爆剂的设计和合成具有一定的理论指导意义。