新型含能材料的合成主要是追求那些具有更高爆轰性能、更低感度、更好化学及热安定性的化合物。与传统含能材料相比,高氮化合物由于普遍具有高生成热、易于实现氧平衡、且其分解产物为清洁的氮气等特性,因此是理想的高能量密度材料。但是因为高张力对高氮化合物造成了不稳定性,使得此类化合物的合成具有一定的难度,目前对于高氮含能化合物的合成研究成为了国际含能材料研究领域的热点。本论文设计并合成了一些具有新颖结构的高氮含能化合物,主要分为以下五个部分：1.基于唑环上N-NH2构建氮氮键合成多氮含能化合物的反应研究以1,5-二氨基四唑为原料,经过重氮化偶联合成了具有11个氮原子直接相连的含能盐,这是目前首例报道的四唑环上N-氨基进行重氮化和胺类进行偶联的反应,为新型多氮含能化合物的设计与合成提供了新思路。采用二氯异氰尿酸钠(SDCI)、三氯异氰尿酸(TCICA)和次氯酸叔丁酯(t-BuOCl)为氧化剂合成了具有10个氮原子直接相连的1,1’-偶氮-5-甲基四唑,拓展了N-NH2氧化为N-N=N-N-结构氧化剂的种类,特别是三氯异氰尿酸首次应用在N-NH2的氧化上。目标化合物经过光谱和X-射线单晶衍射确定了其结构,这个具有N1o结构的化合物展现了良好的热稳定性和化学稳定性。以α[,α-二氯乙醛对甲苯磺酰腙和1-氨基-1,2,3-三唑为原料,经过缩合关环反应合成了具有6个氮原子直接相连的多氮化合物,并对这个反应机理进行了深入研究。2.含1,5-二氨基四唑和氧化呋咱类含能化合物的合成研究采用1,5-二氨基四唑和3-甲基-4-醛基-2-氧化呋咱进行缩合反应以高产率制备了化合物4-(1-氨基-5-氨基四唑基)-甲基亚氨基-3-甲基-2-氧化呋咱(51),并进一步分别通过硝化反应和氧化反应合成了硝化产物4-(1-氨基-5-硝氨基四唑基)-甲基亚氨基-3-甲基-2-氧化呋咱(52)和氧化产物4-(1-氨基-5,5’-偶氮基四唑基)-甲基亚氨基-3-甲基-2-氧化呋咱(56)。其中硝化产物与1-氨基-1,2,3-三唑、4-氨基-1,2,4-三唑、3-氨基-1,2,4-三唑三种碱形成相应的盐。利用X-射线单晶衍射测定了几种化合物的结构,并利用元素分析、红外光谱、拉曼光谱、核磁共振的方法对其组成进行了表征。此外,通过热分析和感度测试对这些化合物进行了研究。3.硝基三唑类含能化合物的合成研究以4-甲基-5-硝基-1,2,3-三唑和5,5’-二硝基-4,4’-联(1,2,3-三唑)为原料,探索了其N-胺化反应,并成功获得了4-甲基-5-硝基-1,2,3-三唑的2位和3位上N-胺化产物。进一步通过氧化2-氨基-4-甲基-5-硝基-1,2,3-三唑反应合成了具有8个氮原子直接相连的多氮化合物。分别研究了4-甲基-5-硝基-1,2,3-三唑和5,5’-二硝基-4,4’-联(1,2,3-三唑)和溴丙酮的取代反应,成功获得了相应的产物,并用X-射线单晶衍射法确定了结构。4.1,5-二氨基四唑与多硝基氯苯的亲核取代反应研究1,5-二氨基四唑和苦基氯的亲核取代反应得到了5-苦氨基四唑(PAT),而不是预期的1-苦氨基-5-氨基四唑或者5-苦氨基-1-氨基四唑,同时PAT的结构经过X-射线单晶衍射仪确认,同时提出了该反应可能的反应机理。5-5-甲基-1-氨基四唑衍生物的合成与性质研究以5-甲基-1-氨基四唑为底物合成了两个含能化合物,向四唑环中分别引入了三硝基乙基和氧化呋咱环。三硝基的引入可以改善氧平衡,氧化呋咱环的引入可以提高爆轰性能。两种化合物均通过X-射线单晶衍射仪确定了结构。此外,研究了它们的热稳定性和爆轰性能。