Page 70 - 《含能材料》优秀论文（2019年）

708 周静，张俊林，丁黎，毕福强，王伯周

文章编号：1006‑9941（2019）08‑0708‑09

笼状骨架含能化合物构建研究进展

1，2
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周 静 ，张俊林 ，丁 黎 ，毕福强 ，王伯周 1，2
（1. 西安近代化学研究所，陕西 西安 710065；2. 氟氮化工资源高效开发与利用国家重点实验室，陕西 西安 710065）
摘 要： 笼状结构因其高对称性、高环张力和致密的堆积密度成为理想的含能化合物骨架，是含能材料研究领域的热点。综述了
以单质型含能化合物和金属络合物型含能化合物分类的已报道的笼状骨架含能化合物。其中，笼状骨架的单质含能化合物重点归
纳了立方烷、伍兹烷、金刚烷等体系，典型化合物八硝基立方烷和六硝基六氮杂异伍兹烷已成为能量水平最高的单质含能化合物；笼
状骨架的金属络合物型含能化合物重点介绍具有三维网络笼状空间的结构，该类化合物通过紧凑的排列方式形成了致密的网络结
构，利用包裹方式将其它组分融入笼状结构中。指出，笼状骨架的单质含能化合物进一步的研究方向应以解决制备路线过长，成本
过高的问题，为应用研究提供基础；笼状骨架的金属络合物型含能化合物研究处于起步阶段，种类较少是主要问题，但该类化合物普
遍制备简易，成本较低且能量水平较高，应作为笼状骨架含能化合物下一步发展的重点方向。
关键词：笼状骨架含能化合物；环张力；致密；合成；含能材料
中图分类号：TJ55；O62 文献标志码：A DOI：10.11943/CJEM2018302

为了推动新型笼状骨架结构在含能材料中的应
1 引 言 用，从单质含能化合物和络合物型金属含能化合物两
方面结构进行分类，归纳了笼状骨架含能化合物的结
笼状骨架含能化合物是指化合物本身呈现三维空
构与合成方法，总结了笼状骨架含能化合物的研究进
间结构，且主体结构的内部空间呈现笼形封闭构造的
展并对不同笼状骨架含能化合物进行了梳理，侧重对
含能化合物 ［1-2］ 。笼状骨架结构种类丰富，目前笼状骨
笼状骨架的构建方法进行综述，重点介绍了近年来部
架含能化合物分为两类：（1）笼状骨架的单质含能化
分性能突出的新型含能化合物的研发，为笼状骨架含
合物 ［3-5］ ；（2）笼状骨架的金属络合物型含能化合物 。 能化合物的设计制备提供借鉴。
［6］
传统笼状骨架含能化合物主要指单质含能化合物，由
于笼状体系通常蕴含显著环张力，且空间对称性及致 2 笼状骨架的单质含能化合物
密性高，因而该类单质含能化合物较之其他骨架类型
2.1 立方烷类笼状骨架单质含能化合物
的单质含能化合物往往具有更为优异的爆轰特性 ［7］ ；
作为结构最小的笼状骨架单质含能化合物，立方
近年来，伴随着含能金属络合物研究的不断深入，研发
烷骨架曾一度被认为是无法通过合成手段实现的结
出了部分具有笼状骨架的特殊金属含能络合物，该类
3
o
构 ［8-9］ 。立方烷骨架的 sp 化学键成 90 的夹角，远远偏
结构化合物目前种类较少，但相关性能表现突出，成为
o
离正常状态下的 109 28'，环系本身蕴含巨大的张力，
含能材料研究领域的新热点。
导致立方烷骨架的合成一直是包括含能材料合成在内
的整个合成化学领域的热点 ［10-13］ 。
收稿日期：2018⁃10⁃24；修回日期：2019‑01⁃19
网络出版日期：2019‑02‑26 立方烷结构紧凑的空间构型与巨大的张力体系使
基金项目：国家自然科学基金资助（21805226；21805223） 其成为理想的含能材料骨架。Eaton 等 ［14］ 首次以光激
作 者 简 介 ：周 静（1987-），女 ，工 程 师 ，主 要 从 事 含 能 材 料 性 能 与 制 发条件下的［2+2］环加成与 Favorskii 重排作为关键反
备研究。e‑mail：zhoujing19872006@163.com
应实现了立方烷笼状结构的构建，为立方烷类笼状骨
通 信 联 系 人 ：王 伯 周（1967-），男 ，研 究 员 ，主 要 从 事 含 能 材 料 合 成
研究。e‑mail：wbz600@163.com 架含能化合物的合成奠定了基础。立方烷类骨架的含
引 用 本 文 ：周 静 ,张 俊 林 ,丁 黎 ,等 . 笼 状 骨 架 含 能 化 合 物 构 建 研 究 进 展 [J]. 含 能 材 料 ,2019,27(8):708-716.
ZHOU Jing, ZHANG Jun‑lin, DING Li,et al. Progress in the Construction of Cage‑like Skeleton Energetic Compounds[J]. Chinese Journal of Energetic Materials
（Hanneng Cailiao）,2019,27(8):708-716.
Chinese Journal of Energetic Materials，Vol.27, No.8, 2019（708-716） 含能材料 www.energetic-materials.org.cn