KDNP与KDNP·H_2O的量子化学研究

以Materials Studio软件为基础,使用Dmol3模块以B3LYP/DNP方法对7-羟基-4,6-二硝基-5-氢-苯并呋咱钾(KDNP)和7-羟基-4,6-二硝基-5-氢-苯并呋咱钾的一水化物(KDNP·H_2O)进行了分子性质模拟预测,并对KDNP和KDNP·H_2O晶体的爆轰性质进行了模拟计算。计算结果表明KDNP分子结构具有共面性,而KDNP·H_2O中H_2O分子与苯并氧化呋咱环异面,二面角为29.35°;键级计算推断出两种分子均具有一定共轭性。静电势预测出KDNP·H_2O比KDNP有较高的撞击感度。计算所得前线轨道能量差KDNP·H_2O比KDNP小。根据以上计算结果使用最易跃迁法预测出KDNP·H_2O较KDNP敏感。此外,KDNP·H_2O晶体的爆轰性能与KDNP不带结晶水的晶体基本处于同一水平。

4,6-二硝基-7-氧-苯并氧化呋咱钾一水合物(KDNP·H_2O)的合成、晶体结构与性能

2,4,6-三硝基间苯二酚铅(LTNR)的主要缺点是静电感度过高以及含铅对人体、环境造成危害。为了寻找LTNR的替代物,采用两步法合成了4,6-二硝基-7-氧-苯并氧化呋咱钾一水合物(KDNP·H_2O)。利用溶剂蒸发法获得了该化合物的单晶。利用元素分析、红外光谱法、核磁共振氢/碳谱法和单晶X-衍射对其结构进行了表征。按国军标GJB-5891测试了其感度,计算了爆热。根据Kamlet-Jacobs方程计算了该化合物的爆轰参数。结果表明,该晶体为三斜晶系,空间群为P-1,有一个结晶水。该起爆药撞击感度为21.3 cm,静电感度为0.69 J,摩擦感度为56%,火焰感度为为24.7 cm,爆热为3.50 kJ·kg^(-1),爆速为6.77 km·s^(-1)、爆压为21.25 GPa,显示KDNP·H_2O是一种无铅安全环保的起爆药。