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1绪论1

1.1含能化合物的概念1

1.2含能化合物的结构特点及分类1

1.2.1含能化合物的结构特点1

1.2.2含能化合物的分类2

1.3含能化合物的合成反应9

1.3.1醛胺缩合反应9

1.3.2曼尼希缩合反应10

1.3.3直接硝化（硝解）反应10

1.3.4间接硝化反应12

1.3.5叠氮化反应13

1.4含能化合物的合成过程13

1.4.1含能化合物合成工艺过程的特点14

1.4.2含能化合物合成工艺进展14

1.5含能化合物合成反应与过程展望20

1.5.1计算机辅助设计将成为含能化合物合成与过程研究的重要手段20

1.5.2“清洁合成方法”是含能化合物合成反应与过程发展的目标20

参考文献21

2含能化合物合成计算机辅助设计22

2.1含能化合物的分子设计22

2.2含能化合物的性能预估25

2.2.1密度的预估25

2.2.2生成焓的预估26

2.2.3爆轰性能的计算与预估30

2.2.4撞击感度的预估33

2.3含能化合物的计算机辅助合成路线设计36

2.3.1计算机辅助合成路线设计的起源及发展37

2.3.2计算机辅助合成路线设计在含能材料领域的意义37

2.3.3计算机中的化学反应知识37

2.3.4计算机辅助合成路线设计系统的分类38

2.3.5反合成法及其在含能化合物计算机辅助合成路线设计中的应用39

2.3.6合成树的裁剪及合成路线优劣评价48

参考文献49

3氮杂环化合物的合成53

3.1氮杂四元环的合成53

3.1.1 1，3，3-三硝基氮杂环丁烷53

3.1.2其他氮杂四元环59

3.2氮杂五元环的合成60

3.2.1单呋咱环化合物60

3.2.2 5-硝基四唑及其盐类化合物63

3.2.3五元氮杂环三唑类化合物64

3.2.4 4-氨基-3，5-二硝基吡唑（LLM-116 ）67

3.2.5 2，3，4-三硝基吡咯和2，3，4，5-四硝基吡咯68

3.3氮杂六元环的合成69

3.3.1黑索今（RDX）母体环的合成69

3.3.2 1，3，5，5-四硝基-1，3-二氮杂环己烷（DNNC）的合成75

3.3.3 1，1-二氨基-2，2-二硝基乙烯（FOX-7）的合成79

3.4氮杂八元环的合成和机理80

3.4.1 DPT的合成81

3.4.2 TAT的合成83

3.4.3小分子综合法86

3.4.4其他小分子合成法87

3.5氮杂笼状化合物的合成89

3.5.1氮杂笼状含能材料的合成进展89

3.5.2 CL-20的合成90

3.5.3 TEX的合成93

3.6氮杂环合成的新思路94

3.6.1“点击化学”在氮杂环合成中的应用94

3.6.2超分子策略在氮杂环合成中的应用96

参考文献102

4氮杂环化合物的硝解108

4.1氮杂环化合物的结构与硝化特性108

4.2硝解剂的特性及选择109

4.3硝解反应机理及动力学111

4.3.1硝酰阳离子结构与浓度特征111

4.3.2 RDX合成的硝解反应及机理120

4.3.3 HMX合成的硝解反应及其机理136

4.3.4笼形氮杂环化合物的硝解反应160

参考文献162

5含能芳香化合物的合成169

5.1芳香化合物硝化概述169

5.1.1芳香化合物的性质169

5.1.2芳香化合物硝化反应机理简述169

5.1.3芳香化合物硝化的发展动态170

5.2离子液体中硝基芳香化合物的合成171

5.2.1咪唑型离子液体中硝基芳香化合物的合成171

5.2.2己内酰胺型离子液体中硝基芳香化合物的合成178

5.2.3吡啶型离子液体中硝基芳香化合物的合成180

5.2.4直链季铵盐型离子液体中硝基芳香化合物的合成180

5.3无机固体酸催化作用下芳香化合物的硝化反应181

5.3.1分子筛催化作用下芳香化合物的区域选择性硝化181

5.3.2负载型固体酸催化剂作用下芳香化合物的区域选择性硝化反应193

5.3.3杂多酸催化作用下芳香化合物的区域选择性硝化反应199

5.3.4固体超强酸催化作用下芳香化合物的区域选择性硝化204

5.4过渡金属及镧系金属盐作用下硝基芳香化合物的合成206

5.4.1三氟甲烷磺酸过渡金属及镧系金属盐对芳香化合物的催化硝化反应207

5.4.2 长链全氟烷基磺酸过渡金属和镧系金属盐对芳香化合物的催化硝化反应210

5.4.3芳香基磺酸过渡金属盐对芳香化合物的催化硝化反应215

5.4.4全氟磺酰亚胺过渡金属盐对芳香化合物的催化硝化217

5.4.5其他过渡金属盐对芳香化合物的催化硝化218

5.5相转移催化剂在芳香化合物硝化反应中的应用221

5.6微反应器在芳香化合物硝化反应中的应用223

5.7其他反应新体系和新方法在芳香化合物硝化反应中的应用226

参考文献227

6离子型含能化合物的合成36

6.1概述236

6.2硝仿盐的合成236

6.2.1硝仿的合成236

6.2.2硝仿的分离、纯化240

6.2.3硝仿盐的转化240

6.3二硝酰胺盐的合成241

6.3.1 ADN的合成242

6.3.2其他二硝酰胺盐的合成247

6.4离子型富氮含能化合物的合成247

6.4.1三唑类离子型富氮含能化合物的合成248

6.4.2四唑类离子型富氮含能化合物的合成249

6.4.3四嗪类离子型富氮含能化合物249

6.5离子型全氮化合物250

6.5.1 N+5离子盐的合成250

6.5.2其他全氮离子的合成设想251

参考文献252

7强放热釜式反应过程254

7.1概述254

7.2含能化合物反应釜的结构254

7.3搅拌部件255

7.3.1搅拌器的类型255

7.3.2搅拌器的选型258

7.3.3搅拌附件260

7.4反应釜的流动特性261

7.4.1流体循环量和压头261

7.4.2叶轮雷诺数262

7.4.3搅拌功率的计算263

7.5含能化合物反应釜的传热特性266

7.5.1反应釜的传热方式266

7.5.2反应釜的传热计算268

7.6含能化合物釜式反应过程的数学模型275

7.6.1搅拌反应釜的操作方式275

7.6.2釜式反应器的物料衡算275

7.6.3釜式反应器的能量衡算277

7.6.4基于数学模型的反应过程优化279

7.7含能化合物反应过程的飞温模拟及应急措施285

7.7.1含能化合物反应过程的飞温模拟285

7.7.2含能化合物反应过程的技术预防和应急措施288

7.8含能化合物的反应釜放大290

7.8.1均相系统的放大292

7.8.2非均相系统的放大296

参考文献299

8强放热管式反 应过程301

8.1概述301

8.2管式反应器中强放热反应模型举例301

8.2.1管式反应器内硝化甘油反应简介301

8.2.2管式反应器内质量和能量衡算302

8.3管式反应器安全问题306

8.3.1管式反应器的热交换能力306

8.3.2管式反应器的本质安全问题举例306

8.3.3微管传热现象研究进展308

8.4微反应器在强放热反应中的应用310

8.4.1微反应器发展概况310

8.4.2微反应器的特点310

8.4.3微反应器在含能化合物合成中的应用313

8.5小型管式反应器检测技术314

8.5.1光学检测法315

8.5.2电容检测法317

8.5.3电导检测法320

参考文献334