基于1，2，3，4-四嗪-1，3-二氧化物骨架的高能化合物设计

结题报告

项目介绍

AI项目解读

基本信息

批准号：
21503160
项目类别：
青年科学基金项目
资助金额：
21.0万
负责人：
来蔚鹏
依托单位：
西安近代化学研究所
学科分类：
B0301.化学理论与方法
结题年份：
2018
批准年份：
2015
项目状态：
已结题
起止时间：
2016-01-01 至2018-12-31

项目参与者：
廉鹏；尉涛；刘英哲；
关键词：
3 设计 1 4-四嗪-1 2 高能化合物 3-二氧化物

项目摘要

Development of excellent comprehensive functional high-energy compound can solve the shortage of destruction power of the commissioned ammunition, and improve the level of weapons and equipment performance. A computer-assisted explosive molecule design, a high flux filtration, and an analysis of reaction feasibility can accelerate the research and development of a new material, and increse the accomplishment and safety of a reaction process. 1,2,3,4 - tetrazine - 1,3 - dioxide is a novel style aromatic heterocycle with high density, high enthalpy of formation, and high detonation velocity. It can be an important structural unit used in high-energy compound..This project intends to combine the 1,2,3,4 - tetrazine - 1,3 - dioxide skeleton with the other energetic groups used combination principle, which can generate the molecular combinatorial libraries based on the smiles chemical expression method, and quickly generate a series of 1,2,3,4 - tetrazine - 1,3 - dioxide compounds used the advanced computer technology. Then the density, detonation velocity,stability and impact sensitivity can be predicted, and some excellent comprehensive functional high-energy compounds and viable synthetic routes to screen out independent development of energetic compound synthetic route design system.

综合性能优异的高能化合物的研制可以解决现役弹药毁伤威力严重不足的缺陷，提高武器装备的性能水平。计算机辅助分子设计、高通量筛选及合成可行性分析可以加快新材料的研发进程，提高成功率和安全性。1,2,3,4-四嗪-1,3-二氧化物是一种结构新颖的芳杂环，具有密度高、生成焓高、爆速高等优点，可作为组成高能化合物的重要结构单元之一。.本项目拟利用组合原理，采用基于smiles化学表达式生成含能化合物分子组合库的方法以1,2,3,4-四嗪-1,3-二氧化物为母体骨架，将其与其它含能骨架和基团组合，从而利用计算机先进技术快速生成一系列包含有1,2,3,4-四嗪-1,3-二氧化物的含能化合物，在此基础上对化合物密度、爆速、稳定性、撞击感度、安定性等进行预估，筛选出综合性能优异的高能1,2,3,4-四嗪-1,3-二氧化物，进一步在自主开发的含能化合物合成路线设计系统的指导下设计并挑选出可行的合成路线。

结项摘要

综合性能优异的高能化合物的研制可以解决现役弹药毁伤威力严重不足的缺陷，提高武器装备的性能水平。计算机辅助分子设计、高通量筛选及合成可行性分析可以加快新材料的研发进程，提高成功率和安全性。1,2,3,4-四嗪-1,3-二氧化物是一种结构新颖的芳杂环，具有密度高、生成焓高、爆速高等优点，可作为组成高能化合物的重要结构单元之一。. 本项目在建立含能骨架库和含能基团库的基础上，利用组合原理，采用基于smiles化学表达式生成含能化合物分子组合库的方法以1,2,3,4-四嗪-1,3-二氧化物为母体骨架，建立了1,2,3,4-四嗪-1,3-二氧化物类含能化合物的三种结构设计方法。在系统研究含能基团对N→O结构骨架性能、N→O结构骨架对含能化合物性能等的影响规律基础上，进行了1,2,3,4-四嗪-1,3-二氧化物类含能化合物的结构设计，设计出了285345个分子结构。在开发氧平衡、撞击感度筛选程序及优化密度、爆速筛选程序的基础上，对设计的分子结构进行了初筛，筛选出了25384个分子结构。通过进一步密度、爆速的高精度计算及分子轨道能级差分析、键级分析、键离解能和分解活化能的计算，最终筛选出了89个密度≥1.90g/cm3，爆速≥9000m/s，稳定性和安定性均较好的1,2,3,4-四嗪-1,3-二氧化物类含能化合物分子结构。利用自主开发的含能化合物合成路线设计系统对筛选出的分子结构进行了合成路线设计，并在此基础上，计算了各条路线中各步反应在不同温度下的吉布斯自由能变，评价了各条合成路线的热力学可行性，筛选出了可行的合成路线。. 本项目1,2,3,4-四嗪-1,3-二氧化物的结构设计方法可以进一步用于其它各类化合物的计算机辅助分子设计中，加快材料的研发速度；设计出的高能1,2,3,4-四嗪-1,3-二氧化物可以为含能材料合成人员提供新颖的综合性能优异的结构、性能及可行路线，缩短实验周期。