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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