分子骨架异构对稠环含能化合物性能的影响:ICM-107与ANTTO的对比OA

为揭示骨架异构对稠环含能材料结构与性能的影响机制,针对3-氨基-7-硝基-[1,2,4]三唑[1,5-b][1,2,4,5]四嗪-2-氧化物(ICM-107)与3,6-二氨基-1,2,4-三唑[4,3-b][1,2,4,5]四嗪-7-氧化物(ANTTO)两种骨架异构体的能量与安全性能差异问题,开展了构效关系研究。基于密度泛函理论(DFT),结合键解离能(BDE)、能隙差(HOMO-LUMO)及静电势(ESP)分析评价分子内在稳定性与反应活性;基于晶体结构提取分子簇,采用相互作用区域指示符(IRI)、Hirshfeld表面分析及2D指纹图对分子间弱相互作用进行定性分析;进一步利用sobEDAw方法对二聚体结合能进行能量分解定量计算;同时结合NICS与ICSS方法评估分子芳香性特征。结果表明,两者均具有相似的氢键与范德华作用,但ICM-107具有更高的分子平面性,因此ICM-107的晶体堆积效率(77.2%)、密度(1.973 g/cm^(3))和爆速(9584 m/s)均优于ANTTO(73.0%,1.860 g/cm^(3),9384 m/s);而二者的BDE(267.09 kJ/mol和265.10 kJ/mol)、HOMO-LUMO能隙差(3.86 eV和3.91 eV)及结合能差异较小,表明内在稳定性与感度接近。说明骨架异构对分子本征稳定性影响有限,主要通过调控分子平面性影响晶体堆积,从而改变宏观能量性能,突显了分子平面性在决定稠环含能材料能量性能中的关键作用。