Molecular Physics’te kabul: DFT tabanlı tetrazin/triazin türevlerinin yapısal ve enerjetik taraması (Kamlet-Jacobs)

tarih:

 


Makale kabul haberimizi paylaşmaktan memnuniyet duyuyorum.

Çalışmamız Molecular Physics (Taylor & Francis) dergisinde yayımlanmak üzere kabul edildi.

Başlık: DFT-Based Structural and Energetic Characterization of Nitrogen-Rich Tetrazine/Triazine Derivatives with Kamlet-Jacobs Performance Predictions
Makale ID: TMPH (2615022)
DOI: doi.org/10.1080/00268976.2026.2615022

Yazarlar: Yavuz Ekincioğlu, Abdullah Kepceoğlu, Zehra Çakır, Şükrü Şentürk

Neden azotça zengin heterosikller?

Azotça zengin heterosikller, yüksek oluşum entalpileri ve N₂ ağırlıklı bozunma ürünleri nedeniyle yeni nesil enerjetik malzeme adayları arasında öne çıkıyor. Bu çalışmada üç temsilî iskeleti ele aldık:

  • H₂BTTz (tetrazin çekirdeği)

  • H₃TTT (triazin çekirdeği)

  • H₄TTP (pirazin çekirdeği)

Hesaplamalı iş akışı

Çalışma, moleküler elektronik yapı bilgisini birinci mertebe performans taramasına bağlayan bir hat üzerinde ilerliyor:

  1. Konformasyon taraması: MMFF ile düşük enerjili konformerlerin seçimi

  2. DFT optimizasyonu ve termokimya: B3LYP/6-311++G(d,p) seviyesinde geometri + frekans doğrulaması

  3. Elektronik tanımlayıcılar: HOMO–LUMO, yük analizleri (Mulliken/NPA), MEP

  4. Bağlanma ve zayıf etkileşimler: ELF/LOL ve NCI tabanlı değerlendirme

  5. Enerjetik tarama: Oksijensiz CHN sistemler için Kamlet-Jacobs tahminleri; ürün seti belirsizliğini yönetmek adına iki sınır senaryo (S1/S2) ile braketleme

  6. Darbe hassasiyeti tahmini: MEP tanımlayıcılarına dayalı h₅₀ kestirimi

Öne çıkan bulgular (yüksek seviye)

K-J performans braket:

  • Detonasyon hızı (D): 7.23 - 8.05 km/s

  • Detonasyon basıncı (P): 23.00 - 30.11 GPa

  • Performans sıralaması (tutarlı): H₄TTP > H₂BTTz > H₃TTT

Darbe hassasiyeti (MEP tabanlı tahmin):

  • h₅₀ = 61 - 70 cm

    • H₂BTTz: 70 cm

    • H₃TTT: 61 cm

    • H₄TTP: 63 cm

Not: Sonuçlar nasıl okunmalı?

Buradaki K-J değerleri “ilk tarama” amaçlıdır ve oksijensiz CHN sistemlerde ürün seti belirsizliğini açıkça yönetmek için S1/S2 braket yaklaşımıyla verilir. Bu sayede mutlak değerlerden ziyade bileşikler arası göreli trendler daha güvenilir biçimde yorumlanır.

Anahtar kelimeler

DFT, B3LYP, Kamlet-Jacobs, azotça zengin enerjetik malzemeler, tetrazin, triazin, MEP, darbe hassasiyeti, CHN sistemler



Accepted in Molecular Physics: DFT-Based Structural and Energetic Screening of Nitrogen-Rich Tetrazine/Triazine Derivatives (Kamlet-Jacobs)

I am pleased to share our article acceptance news. Our work has been accepted for publication in Molecular Physics (Taylor & Francis).

Title: DFT-Based Structural and Energetic Characterization of Nitrogen-Rich Tetrazine/Triazine Derivatives with Kamlet-Jacobs Performance Predictions
Article ID: TMPH (2615022)
DOI: doi.org/10.1080/00268976.2026.2615022

Authors: Yavuz Ekincioğlu, Abdullah Kepceoğlu, Zehra Çakır, Şükrü Şentürk

Why nitrogen-rich heterocycles?

Nitrogen-rich heterocycles are prominent candidates for next-generation energetic materials due to their high heats of formation and decomposition products that are often dominated by N₂. In this study, we focus on three representative scaffolds:

  • H₂BTTz (tetrazine core)

  • H₃TTT (triazine core)

  • H₄TTP (pyrazine core)

Computational workflow

The study follows a pipeline that links molecular electronic-structure information to first-order performance screening:

  • Conformational search: selection of low-energy conformers using MMFF

  • DFT optimization and thermochemistry: geometry optimization and frequency verification at B3LYP/6-311++G(d,p)

  • Electronic descriptors: HOMO-LUMO, charge analyses (Mulliken/NPA), and MEP

  • Bonding and weak interactions: assessment based on ELF/LOL and NCI descriptors

  • Energetic screening: Kamlet-Jacobs predictions for oxygen-free CHN systems; product-set uncertainty handled via bracketing with two limiting scenarios (S1/S2)

  • Impact sensitivity estimate: prediction of h₅₀ based on MEP descriptors

Key findings (high level)

K-J performance bracket:

  • Detonation velocity (D): 7.23-8.05 km/s

  • Detonation pressure (P): 23.00-30.11 GPa

  • Consistent performance ranking: H₄TTP > H₂BTTz > H₃TTT

Impact sensitivity (MEP-based estimate):

  • h₅₀: 61-70 cm

    • H₂BTTz: 70 cm

    • H₃TTT: 61 cm

    • H₄TTP: 63 cm

Note on interpretation

The Kamlet-Jacobs values reported here are intended for screening-level comparisons. For oxygen-free CHN systems, detonation product sets are not unique; therefore, we explicitly manage this uncertainty using an S1/S2 bracketing approach. This enables more reliable interpretation of relative trends across the candidate compounds, beyond absolute numbers.

Keywords

DFT, B3LYP, Kamlet-Jacobs, nitrogen-rich energetic materials, tetrazine, triazine, MEP, impact sensitivity, CHN systems

Yorumlar

Yorum Gönder