1-甲基-2,4,5-三硝基咪唑的晶体形貌预测
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１ 一 甲基 ， ４， ５ 一 三硝 基咪 唑 的 晶体 形 貌 预 测
４ ４ ３
文章 编 号 ： １ ０ ０ ６ — ９ ９ ４ １ （ ２ ０ １ ５ ） ０ ５ ＿ ０ ４ ４ ３ － ０ ７
１ － 甲基 － ２， ４。 ５ － 三硝 基 咪 唑 的 晶体 形貌 预 测
冯璐璐， 曹端林， 王建龙， 陈丽珍， 陈 芳， 张 楠， 柳沛宏
Ｂ Ｆ ＤＨ、 Ｇ ｒ ｏ ｗｔ ｈ Ｍｏ ｒ ｐ ｈ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ和 Ｅ ｑ ｕ ｉ ｌ ｉ ｂ ｒ ｉ ｕ ｍ Ｍｏ ｒ ｐ ｈ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ方 法 预测 了 ＭＴ Ｎ Ｉ 在 真 空 中 的 晶体 形 貌 ， 得 到了形态学上重要的生长晶面 。
分 析 表 明 ：（ ０ １ ２ ） 晶面是强极性面 ， （ １ １ ０ ） 和（ １ １ １ ） 面为极性面 ， （ Ｏ １ ０ ） 面 为 弱 极 性 面 。在 强 极 性 溶 剂 中 ， （ ０ １ ２ ） 、 （ １ １ ０ ） 和（ １ １ １ ） 晶 面生 长 受 阻 ， 成 为显 露 面 ， 而（ ０ １ ０） 面会逐渐 变小 ， 甚 至消失 。在弱极 性溶 剂 中， 晶 面 生 长 情 况 刚 好 相 反 。ＭＴ ＮＩ 在 乙醇 、 丙酮 、 乙
注 的 课 题 之 一 。 ＭＴ Ｎ Ｉ 是一 种 性 能 优 良 的单 质 炸 药 ， 能 量 相 当 于
点 均在 ＭＴ Ｎ Ｉ 的合 成 上 ， 关 于 ＭＴ Ｎ Ｉ 晶形 和 模 拟 预 测
方 面 的研究 还未 见 报 道 。为 此 ， 本 课题 组 培养 了 ＭＴ — ＮＩ 在 不 同 溶 剂 中 的 单 晶 ，同 时 利 用 Ｍａ ｔ ｅ ｒ ｉ ａ ｌ ｓ Ｓ ｔ ｕ ｄ ｉ ｏ １ ４ ］ 软件模 拟 ＭＴ ＮＩ 的结 晶 习性 ， 从 理 论 上 预 测
了 ＭＴ ＮＩ 在 真 空 和 不 同溶 剂 中的 晶体 形 貌 ， 为 ＭＴ ＮＩ
晶体形 貌控 制技 术提供拟
从剑桥大学数据库 （ Ｃ Ｓ Ｄ） 获 得 ＭＴ ＮＩ 的 单 晶 胞
奥 克托今 （ ＨＭＸ） 的８ ４ ％， 感 度 介 于 ２， ４， ６ 一 三硝基 甲 苯（ Ｔ ＮＴ ） 和黑索今 （ Ｒ ＤＸ） 之 间， 熔点为 ８ ２ ℃ ， 因 此 在炸 药领 域 引起 了广 泛 关 注 。 国 内外 研 究 者 在 ＭＴ Ｎｌ 的 合 成 方 面 做 了大 量 工 作 。２ ０ ０ １年 ， Ｊ ｉ ｎ Ｒ ａ ｉ
醚、 乙 酸 乙酯 、 二氯甲烷 、 二 甲基 甲 酰胺 （ ＤＭＦ ） 、 甲醇 ７种 溶剂 中 的 预 测 晶 体 形 貌 ， 与 实 验 所 得 晶体 晶 形 相 吻合 。 当 与 乙醇 、 二氯 甲 烷、 ＤＭＦ 作用 后 ， ＭＴ Ｎｌ 的 晶 习 为类 球 状 ， 球 形 度 分别 为 １ ． １ ２ 、 １ ． １ １ 、 １ ． １ ２ 。 关键 词 ： １ 一 甲基 一 ２ ， ４ ， ５ 一 三硝基咪唑 （ ＭＴ ＮＩ ） ；晶体 形 貌 ； Ｂ Ｆ ＤＨ 方 法 ；晶 面 结 构 ； 模 拟 ；附 着 能
中图分类号 ： Ｔ Ｊ ５ ５； Ｏ６ ４ 文献 标 志码 ： Ａ ＤＯｌ ： １ Ｏ ． １ １ ９ ４ ３ ／ ｊ ＿ ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ ６ － ９ ９ ４ １ ． ２ ０ １ ５ ． ０ ５ ． ０ ０ ８
Ｃ ｈ ｏ等 叫以咪唑 为原 料采 用硝 化 、 重排 、 再 硝化 、 最 后
系中生 长 ， 则 由于各 个 晶面 的生长 速率 不 同 ， 速 率大 的
晶面将 消失 ， 最后 显 露 的 面决 定 了 晶体 的外 形 。如 果
通 过改 变溶 剂 、 增 加 添 加剂 、 加 入 晶种 、 调 节 温 度 等 办 法形 成 强制性 生 长 体 系 ， 晶体 只 能按 照 给 定 的方 向
ＭＴ ＮＩ 的 单 晶 。２ ０ ０ ６年 ， Ｈ． Ｓ ． Ｊ ａ ｄ ｈ ａ ｖ等 … 以咪 唑 为 原料 ， 采 用碘 代－ 硝化 法合 成 ＭＴ ＮＩ 。对于 炸药 而言 ， 球
形 化 晶体 比其 他 形状 如 针 状 、 棒状 、 片状 、 棱 柱 状 晶体 具 有更 好 的性 能 ， 具体 表现 为堆 积密 度高 、 感度 低及 具 有 较好 的加 工 性 能 。因 此含 能 材 料 球 形 化 研 究 是 炸 药研 究者关 注 的课题 。但 长期 以来 炸药 研究 者 的焦
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ４ － ０ ７ — ０ ８：修 回 日期 ： ２ ０ １ ４ － ０ ８ ． １ ７ 基 金 项 目 ：国 家 自然 科 学 基 金 （ １ １ ４ ４ ７ ２ １ ９ ）
１ 引 言
晶体 的外 观整 体形 态 ， 即晶 习 ， 它 受到 晶体 的点 阵 结构 、 晶体 的热 力学 性质 、 晶体生 长动 力学 、 热量 传 递 、
质 量传 递 等 因素 的影响 。若 晶体 在 自由生 长 的 体
甲基化 的方法 首 次合 成 ＭＴ ＮＩ 并在 乙醇 溶剂 中培养 了
生长 ， 故 有 了特 定 的外形 。 因此 ， 如何 控 制 晶体 生 长 过程 并形 成所 需 晶形 ， 同时抑 制非 期 望 晶形 是 结 晶 领 域 的重要 研究 方 向 。如球形 化 晶体 和其他 形 状如棒 状、 针状 等 ， 表 现为 堆积 密度 高 、 低 感度 、 加 工性 能好 等 优 良性 能 ， 因此 炸药 的球 形化 研 究 是 含 能 材 料 作 者关
（ 中北 大 学化 工 与 环 境 学 院 ，山西 太 原 ０ ３ ０ ０ ５ １ ） 摘 要： 为 了解 １ 一 甲基一 ２， ４， ５ 一 三硝 基 眯唑 （ ＭＴ ＮＩ ） 晶体结 构及 晶体生 长 过 程 ， 利 用 分 子 模 拟 软 件 Ｍａ ｔ ｅ ｒ ｉ ａ ｌ ｓ Ｓ ｔ ｕ ｄ ｉ ｏ（ ＭＳ ） 中 的
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文章 编 号 ： １ ０ ０ ６ — ９ ９ ４ １ （ ２ ０ １ ５ ） ０ ５ ＿ ０ ４ ４ ３ － ０ ７
１ － 甲基 － ２， ４。 ５ － 三硝 基 咪 唑 的 晶体 形貌 预 测
冯璐璐， 曹端林， 王建龙， 陈丽珍， 陈 芳， 张 楠， 柳沛宏
Ｂ Ｆ ＤＨ、 Ｇ ｒ ｏ ｗｔ ｈ Ｍｏ ｒ ｐ ｈ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ和 Ｅ ｑ ｕ ｉ ｌ ｉ ｂ ｒ ｉ ｕ ｍ Ｍｏ ｒ ｐ ｈ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ方 法 预测 了 ＭＴ Ｎ Ｉ 在 真 空 中 的 晶体 形 貌 ， 得 到了形态学上重要的生长晶面 。
分 析 表 明 ：（ ０ １ ２ ） 晶面是强极性面 ， （ １ １ ０ ） 和（ １ １ １ ） 面为极性面 ， （ Ｏ １ ０ ） 面 为 弱 极 性 面 。在 强 极 性 溶 剂 中 ， （ ０ １ ２ ） 、 （ １ １ ０ ） 和（ １ １ １ ） 晶 面生 长 受 阻 ， 成 为显 露 面 ， 而（ ０ １ ０） 面会逐渐 变小 ， 甚 至消失 。在弱极 性溶 剂 中， 晶 面 生 长 情 况 刚 好 相 反 。ＭＴ ＮＩ 在 乙醇 、 丙酮 、 乙
注 的 课 题 之 一 。 ＭＴ Ｎ Ｉ 是一 种 性 能 优 良 的单 质 炸 药 ， 能 量 相 当 于
点 均在 ＭＴ Ｎ Ｉ 的合 成 上 ， 关 于 ＭＴ Ｎ Ｉ 晶形 和 模 拟 预 测
方 面 的研究 还未 见 报 道 。为 此 ， 本 课题 组 培养 了 ＭＴ — ＮＩ 在 不 同 溶 剂 中 的 单 晶 ，同 时 利 用 Ｍａ ｔ ｅ ｒ ｉ ａ ｌ ｓ Ｓ ｔ ｕ ｄ ｉ ｏ １ ４ ］ 软件模 拟 ＭＴ ＮＩ 的结 晶 习性 ， 从 理 论 上 预 测
了 ＭＴ ＮＩ 在 真 空 和 不 同溶 剂 中的 晶体 形 貌 ， 为 ＭＴ ＮＩ
晶体形 貌控 制技 术提供拟
从剑桥大学数据库 （ Ｃ Ｓ Ｄ） 获 得 ＭＴ ＮＩ 的 单 晶 胞
奥 克托今 （ ＨＭＸ） 的８ ４ ％， 感 度 介 于 ２， ４， ６ 一 三硝基 甲 苯（ Ｔ ＮＴ ） 和黑索今 （ Ｒ ＤＸ） 之 间， 熔点为 ８ ２ ℃ ， 因 此 在炸 药领 域 引起 了广 泛 关 注 。 国 内外 研 究 者 在 ＭＴ Ｎｌ 的 合 成 方 面 做 了大 量 工 作 。２ ０ ０ １年 ， Ｊ ｉ ｎ Ｒ ａ ｉ
醚、 乙 酸 乙酯 、 二氯甲烷 、 二 甲基 甲 酰胺 （ ＤＭＦ ） 、 甲醇 ７种 溶剂 中 的 预 测 晶 体 形 貌 ， 与 实 验 所 得 晶体 晶 形 相 吻合 。 当 与 乙醇 、 二氯 甲 烷、 ＤＭＦ 作用 后 ， ＭＴ Ｎｌ 的 晶 习 为类 球 状 ， 球 形 度 分别 为 １ ． １ ２ 、 １ ． １ １ 、 １ ． １ ２ 。 关键 词 ： １ 一 甲基 一 ２ ， ４ ， ５ 一 三硝基咪唑 （ ＭＴ ＮＩ ） ；晶体 形 貌 ； Ｂ Ｆ ＤＨ 方 法 ；晶 面 结 构 ； 模 拟 ；附 着 能
中图分类号 ： Ｔ Ｊ ５ ５； Ｏ６ ４ 文献 标 志码 ： Ａ ＤＯｌ ： １ Ｏ ． １ １ ９ ４ ３ ／ ｊ ＿ ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ ６ － ９ ９ ４ １ ． ２ ０ １ ５ ． ０ ５ ． ０ ０ ８
Ｃ ｈ ｏ等 叫以咪唑 为原 料采 用硝 化 、 重排 、 再 硝化 、 最 后
系中生 长 ， 则 由于各 个 晶面 的生长 速率 不 同 ， 速 率大 的
晶面将 消失 ， 最后 显 露 的 面决 定 了 晶体 的外 形 。如 果
通 过改 变溶 剂 、 增 加 添 加剂 、 加 入 晶种 、 调 节 温 度 等 办 法形 成 强制性 生 长 体 系 ， 晶体 只 能按 照 给 定 的方 向
ＭＴ ＮＩ 的 单 晶 。２ ０ ０ ６年 ， Ｈ． Ｓ ． Ｊ ａ ｄ ｈ ａ ｖ等 … 以咪 唑 为 原料 ， 采 用碘 代－ 硝化 法合 成 ＭＴ ＮＩ 。对于 炸药 而言 ， 球
形 化 晶体 比其 他 形状 如 针 状 、 棒状 、 片状 、 棱 柱 状 晶体 具 有更 好 的性 能 ， 具体 表现 为堆 积密 度高 、 感度 低及 具 有 较好 的加 工 性 能 。因 此含 能 材 料 球 形 化 研 究 是 炸 药研 究者关 注 的课题 。但 长期 以来 炸药 研究 者 的焦
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ４ － ０ ７ — ０ ８：修 回 日期 ： ２ ０ １ ４ － ０ ８ ． １ ７ 基 金 项 目 ：国 家 自然 科 学 基 金 （ １ １ ４ ４ ７ ２ １ ９ ）
１ 引 言
晶体 的外 观整 体形 态 ， 即晶 习 ， 它 受到 晶体 的点 阵 结构 、 晶体 的热 力学 性质 、 晶体生 长动 力学 、 热量 传 递 、
质 量传 递 等 因素 的影响 。若 晶体 在 自由生 长 的 体
甲基化 的方法 首 次合 成 ＭＴ ＮＩ 并在 乙醇 溶剂 中培养 了
生长 ， 故 有 了特 定 的外形 。 因此 ， 如何 控 制 晶体 生 长 过程 并形 成所 需 晶形 ， 同时抑 制非 期 望 晶形 是 结 晶 领 域 的重要 研究 方 向 。如球形 化 晶体 和其他 形 状如棒 状、 针状 等 ， 表 现为 堆积 密度 高 、 低 感度 、 加 工性 能好 等 优 良性 能 ， 因此 炸药 的球 形化 研 究 是 含 能 材 料 作 者关
（ 中北 大 学化 工 与 环 境 学 院 ，山西 太 原 ０ ３ ０ ０ ５ １ ） 摘 要： 为 了解 １ 一 甲基一 ２， ４， ５ 一 三硝 基 眯唑 （ ＭＴ ＮＩ ） 晶体结 构及 晶体生 长 过 程 ， 利 用 分 子 模 拟 软 件 Ｍａ ｔ ｅ ｒ ｉ ａ ｌ ｓ Ｓ ｔ ｕ ｄ ｉ ｏ（ ＭＳ ） 中 的
