在近几年含能化合物的发展中,人们在追求高的爆热、密度和生成焓的同时也在寻求兼具低感度的化合物,其中氮杂稠环结构致密,分解温度较高,能量密度也比较高,是新型含能材料中备受人们欢迎和认可的一类化合物。与此同时含氮量也是含能化合物性能追求的一个重要的基点,由于高氮化合物生成焓高,分解产物主要为水和N2,具有含能材料追求的良好特性。本论文通过优化分子结构,设计并合成了一类基于吡嗪并噁二唑,和一类s-四嗪联双（1,2,4-三唑）类高氮含能化合物,并对其结构和性能进行了研究,研究内容主要分为以下三个部分:（1）基于吡嗪并噁二唑类多硝基高氮含能化合物的合成研究以3,4-二氨基噁二唑（3,4-二氨基呋咱）为底物,通过与乙二醛的醛胺缩合反应,得到吡嗪并噁二唑的并四环类母体环。通过甲酰基化、硝化等反应,在吡嗪的N位上分别引入甲酰基和硝基,同时增加其稳定性能和能量密度。通过~1H NMR、13C NMR、IR和DSC等分析手段对该化合物进行了结构表征,并采用X-射线单晶衍射直观地获得了化合物的单晶结构。采用量子化学计算的方法,通过EXPOL5预测了它们的爆轰性能。（2）基于s-四嗪联双（1,2,4-三唑）类多硝基高氮含能化合物的合成研究以廉价易得的重氮乙酸乙酯作为原料,经四步反应成功制备出具有对称结构的三环化合物1,4-二氢-1,2,4,5-四嗪-3,5-双（1H-1,2,4-三唑-3-氨基）,再分别通过硝化和氧化将氨基转化为硝胺基和硝基以增加其密度和爆轰性能并得到硝化氧化的共同产物。采用~1H NMR、13C NMR、红外和DSC对这几个化合物的结构进行了表征,采用理论计算预估了它们的爆轰性能,测试结果表明,这类含能化合物感度普遍较低（IS>20 J,FS>270N）,爆轰性能优良(8898-9267 m s-1)。并提出了酯与氨基胍盐构建1,2,4-三唑环的反应机理,并通过二维指纹图和Hirshfeld表面合理地解释了化合物8、9的低感度。（3）基于1,2,4,5-四嗪-3,5-双（1H-1,2,4-三唑-3-硝胺基）含能离子盐的合成研究以1,2,4,5-四嗪-3,5-双（1H-1,2,4-三唑-3-硝胺基）为底物,通过去质子化或者复分解反应,与不同的富氮碱或盐反应合成了一系列新型高氮含能离子盐11-19。对这些离子盐进行了结构表征爆轰性能理论计算。结果表明,成盐之后热稳定性能得到了很大提升,其中羟胺盐的综合性能最为突出,因此在高能钝感含能材料领域有较大的应用前景。