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高氮含能化合物是近些年来发展起来的新型含能材料，具有良好的应用前景，它具有高正生成热、高热稳定性等特点，作为一种新型含能材料已经受到各国的广泛重视。目前合成的高氮含能化合物主要是氮杂环有机化合物，叠氮化合物和咪唑化合物。高氮化合物的主要组成单元可分为三类：结构单元、连接单元和取代基。结构单元以六元环的嗪类，五元环的唑类为主；连接单元有-NH-、-N=N-、-HN-NH-和-N=N-N=N-等，其中最常见的是偶氮基和肼基；取代基除了传统的含能基团-NH2和NO2外，还有高能基团-N3[6]。高氮含能化合物分子结构中含有大量N-N、N=N、C-N和C=N键，这是其化学潜能的主要来源[7]。由于氮、氧原子的电负性较高，这些氮杂芳环体系一般都能形成类苯结构的大π键，具有钝感、热稳定的特性。实验证明[8]，多数高氮含能化合物对摩擦、撞击、静电钝感。高氮含能化合物的高氮、低碳氢含量使其更容易达到氧平衡，也使其密度较高。因此，高氮含能化合物具备作为新型含能材料使用的潜力[9]。作为一种新型高性能高密度绿色含能材料，分子中高含氮量能增大密度是燃料燃烧产生大量的气体[10]。高氮含能化合物在国外的应用研究出现在高能钝感炸药、小型推进系统固体燃料、无烟烟火剂、气体发生剂和无焰低温灭火剂等多个方面，几乎涉及到含能材料的各个领域[11-12]。
1.2 1,2-二硝基胍(DNQ)
1,2-二硝基胍(DNQ)分子式CH3N5O4，分子量149，白色片状晶体，具有良好的爆炸性能，是一种新型高性能中感度的炸药。1,2-二硝基胍是以硝基胍为原料，通过发烟硝酸、发烟硫酸硝化得到的。A.A.Astrat’yev[13]等人都有以硝基胍为原料合成二硝基胍的报道。1,2-二硝基胍因具有高密度(1.906g·cm-3) [14]和有效氧平衡(+5.37%)而表现出卓越的爆炸性能，其使用价值备受人们的关注。1,2-二硝基胍也是环状硝铵类含能化合物的优良母体，通常作为含能化合物的基础设计单元。
二硝基脲与1,2-二硝基胍有着相似的结构。关于二硝基脲的含能离子盐的合成，李亚妮[15]等人有所报道。二硝基脲和1,2-二硝基胍都是性能良好的炸药，但是由于本身对冲击和摩擦很敏感，热稳定性和化学稳定性较差，限制了其直接作为含能材料的使用。Shreeve等人[16]在研究二硝基脲离子盐的合成及性能时发现，将二硝基脲转化为相应的有机盐可以克服它对热的不稳定性，降低撞击感度和摩擦感度，克服其在储存过程中存在的不安全因素。因此可以类比合成1,2-二硝基胍的含能离子盐来增加它的稳定性。
1,2-二硝基胍(DNQ)具有类似于二硝基脲的结构，分子中含有的硝胺基团为高密度结构单元，通常作为合成其它高能量密度材料的中间化合物。例如1,7-二氨基-1,7-二硝氨基-2,4,6-三硝基-2,4,6-三氮杂庚烷(APX)及1,2-二硝基胍铵(ADNQ)等高能物质均含有1,2-二硝基胍(DNQ)母体。
1,2-二硝基胍(DNQ)结构式如下： 1,2-二硝基胍(DNQ)
1,2-二硝基胍(DNQ)分子中的胍基框架是接近于平面的结构。而硝基片段的平面结构是偏离胍基框架平面相反方向旋转的小角度(7.9°)，亚硝基平面偏离(-7.3°)。含有两个N—H··O分子内氢键。Π键贯穿整个分子离域，从而形成共轭结构。C-N、N-N、N-O键长处于单件和双键交替状态。它的盐也是一些优异的炸药。在化学角度上，这个化合物也很有意义，因为它包含原始的硝铵基团和硝胍基团[17]。
在其他的硝铵结构中，C-N、N-N、N-O的键长处于典型的单键和双键之间。二硝基胍分子中C=N的键长为1.303Å，而非标准的C=N键长1.341Å，这是C-N的最短键长。这种特性的共轭与分子结构和电荷的再分配是相关联的，并且已经在其他硝铵结构中观察到了[18]。