摘要
为满足日益增长的需求，现代含能材料的研究不仅需要从设计分子结构出发，同时还需要考虑晶体结构对含能化合物性质的影响。高能和钝感是含能材料发展的永恒主题，制备兼顾能量和安全的含能化合物一直是含能材料研究者追求的目标。 本论文以高密度和高生成焓的三唑、噁二唑为研究对象，分别设计合成了以嘧啶-三唑、吡嗪-三唑和吡嗪-噁二唑为框架的含能化合物，分别为 4,6-二(3-硝氨基-4-氨基-1,2,4-三唑-5-基)-嘧啶，2,5-二(3-硝氨基-4-氨基-1,2,4-三唑-5-基)-吡嗪和 2-氧代-5-硝基-3-(5-硝氨基-1,3,4-噁二唑-2-基)-吡嗪，使用核磁共振、红外分析、元素分析、质谱分析、DSC和单晶衍射对化合物的结构和性能进行了系统研究。 以嘧啶-4,6-二羧酸为原料，先合成 4,6-二(3,4-二氨基-1,2,4-三唑-5-基)-嘧啶，然后进行硝化反应，生成 4,6-二(3-硝氨基-4-氨基-1,2,4-三唑-5-基)-嘧啶，将其衍生物分别作为阳离子与阴离子合成了含能离子盐。这些离子盐具有较高的密度（ρ: 1.67-1.77 g?cm-3）。Hirshfeld表面分析结果表明，离子之间的大量氢键和 π–π 相互作用使这些离子盐具有良好的热稳定性，其中高氯酸盐的分解温度最高，达到278.1℃。同时，这些离子盐表现出较低的机械感度，撞击感度和摩擦感度分别介于 32-40 J 和 207-360 N 之间。理论计算结果表明，这些离子盐的爆速和爆压分别介于 7810-8484 m·s?1，26.65-32.14 GPa之间。 以吡嗪-2,5-二羧酸为原料，先合成 2,5-二(3,4-二氨基-1,2,4-三唑-5-基)-吡嗪，然后进行硝化反应，生成 2,5-二(3-硝氨基-4-氨基-1,2,4-三唑-5-基)-吡嗪，将其衍生物分别作为阳离子与阴离子合成了含能离子盐。这些离子盐具有较高的密度（ρ: 1.67-1.77 g?cm-3）。Hirshfeld表面分析结果表明，离子之间的大量氢键和 π–π 相互作用使这些离子盐具有良好的热稳定性，其中高氯酸盐的分解温度最高。同时，这些离子盐表现出较低的机械感度，撞击感度和摩擦感度分别介于34-40 J和 212-360 N之间。理论计算结果表明，这些离子盐的爆速和爆压分别介于 7837-8502 m·s?1 ， 27.10-32.98 GPa之间。 以 2-氨基吡嗪-3-甲酸甲酯为原料，经三步反应合成了 2-氧代-5-硝基-3-(5-硝氨基-1,3,4-噁二唑-2-基)-吡嗪，该化合物具有较高的密度（ρ: 1.77 g?cm-3）。非共价相互作用、Hirshfeld 表面和分子静电势分析结果表明，大量氢键和 π–π 相互作用使该化合物具有良好的热稳定性，分解温度为270.0℃。同时，也表现出较低的机械感度，撞击感度和摩擦感度分别为 34 J 和 360 N。理论计算结果表明，化合物的爆速为8516 m·s?1，爆压为31.85 GPa。
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