含能材料2023年第31卷第2期（177-189）氧化呋咱合成策略、反应机理及其在含能材料研发中的应用CHINESEJOURNALOFENERGETICMATERIALS氧化呋咱合成策略、反应机理及其在含能材料研发中的应用张俊林1，周静1，2，折巍青1，王伯周1（1.西安近代化学研究所，陕西西安710065；2.北京理工大学化学与化工学院，北京102488）摘要：氧化呋咱是蕴含“潜硝基”片段的富氮芳环结构，其骨架致密性与突出的生成焓水平使其成为含能材料等领域的重要分子骨架。特殊的氮氧原子排布显著提升了氧化呋咱互变异构的倾向，而互变异构体的存在降低了氧化呋咱骨架的稳定性同时增加了其合成的难度。本文综述了基于不同策略的氧化呋咱的合成方法研究，以氧化呋咱骨架本身的制备反应机理为重点，分析比较了不同合成方法的优势与不足，并进一步总结了以氧化呋咱合成策略为基础的含能化合物研发进展。鉴于氧化呋咱本身的高致密性、高氧平衡、高生成焓特点，以氧化呋咱结构为基础的含能结构仍将是高能量密度材料研发的重点方向。关键词：氧化呋咱；合成；环化机理；含能材料；互变异构中图分类号：TJ55；O64文献标志码：ADOI：10.11943/CJEM20220680引言含能材料的主要研究目标之一是提升含能化合物能量与密度［1］。结构上，含能化合物通常由分子骨架与以硝基及其衍生化的官能团为主的致爆基团组成，其传统分子骨架以碳基骨架为主，适当刺激下，致爆基团与作为燃料部分的碳基骨架直接发生分子内氧化还原反应，生成碳氧化物及氮氧化物，释放大量的热量、对外做功［2-3］。为进一步突破含能材料高能化发展的瓶颈，高氮氧含量的杂环骨架，因其致密的分子结构和突出的生成焓，逐步取代传统的碳基骨架而广泛应用含能材料的研发［4-5］。高性能氮杂骨架构建的重要途径是在氮杂骨架中引入N-氧化物单元，该方法不仅有利于形成密集的晶体堆积结构、提升骨架密度，同时骨架生成焓因氧含量的增加而得以提升［6-8］。氧化呋咱是典型的含N-氧化物单元的平面型氮杂骨架，具有致密的堆积结构，因其独特的氮氧原子排布在氧化呋咱骨架内部嵌入了一个“潜硝基”片段，使其氮氧键的强度显著弱于普通硝基中氮氧键的强度，但它的存在使氧化呋咱成为蕴含致爆基团结构的分子骨架，赋予了其在含能材料研发中独特的价值［9-12］。从结构角度上看，N-氧化物片段中，N─O成键电子来源于氮原子上的孤对电子，氮和氧分别具有正电荷和负电荷，这种电荷分布导致氧化呋咱结构中连续氧-氮-氧-氮片段具有显著的互变异...
