现代新型含能材料的合成在能量与感度及稳定性之间存在着固有的矛盾,能量越高其感度越高,稳定性越差。因此迫切需要研究者们协调含能材料高能量与低感度的平衡,寻找综合性能优良的新型含能材料。氟二硝基作为合成含能材料的一种重要的有机中间体,其中两个硝基的引入可以改善炸药的氧平衡,能够提高炸药的能量,同时氟原子的存在增加了含能分子结构中的卤键和氢键数目有利于提高分子稳定性和降低化合物的感度。而在氟二硝基乙基中亚甲基的存在还能够进一步降低化合物的感度,有希望获得高能量、低感度及综合性能优良的新型含能材料。因此,开展氟二硝基乙基衍生物的合成研究具有重要的理论及现实意义。本课题论文以氟二硝基乙醇为原料,将其引入多种含能杂环骨架中,设计合成了几种氟二硝基乙基衍生物,对其相关性能进行了表征,并通过其单晶结构及表面分析,研究了氟二硝基乙基衍生物的结构与性能的关系,探索了氟二硝基乙醇与杂环氨基的反应性研究,研究内容主要分为以下三个部分:(1)以呋咱环为骨架的氟二硝基乙基含能化合物的合成研究以氟二硝基乙醇和二氨基呋咱为原料,优化了 LLM-209的合成及硝化工艺,将氟二硝基乙基引入3-氰基-4-氨基呋咱骨架上,设计并合成了 3-酰胺-4-(氟二硝基乙基胺)呋咱,对所合成的化合物进行了单晶结构表征、Hirshfeld表面分析、感度性质和热稳定性能的测试及爆轰性能的理论研究。结果表明,相比于LLM-208,硝化后的LLM-209爆轰性能有明显提高,具有良好的爆轰性能(爆速8981 m.s-1,爆压40.3 GPa,优于RDX)、热稳定性较好,可以作为优异的高能量密度炸药。(2)以唑环为骨架的氟二硝基乙基含能化合物的合成研究以氟二硝基乙醇和1,5-二氨基三唑、5-氨基-1-甲基-四唑、1,5-二氨基四唑为原料,成功合成了三种氟二硝基乙基类含能衍生物,选择不同的反应温度、反应试剂、反应时间和投料比对所合成化合物合成工艺进行了优化,并进行了相关结构表征、物理化学性质表征及性能测试,合成的化合物13(N-(氟二硝基乙基)-1H-四唑-1,5-二胺)的爆速(8656 m.s-1),爆压(33.1 GPa),撞击感度(30 J),摩擦感度(320 N),其爆轰性能接近RDX,感度较低,综合性能优异,进一步丰富了高能钝感含能材料的研究及应用。(3)讨论氟二硝基乙醇与氨基衍生物的反应机理及反应活性通过对合成过程的分析讨论了氟二硝基乙醇与杂环环上氨基的反应活性,提出氟二硝基乙醇与氨基可能的反应机理,为进一步合成高能钝感氟二硝基化合物具有很重要的指导和借鉴意义。通过对LLM-209晶体结构和相关性能的分析,探究了氟二硝基乙基在分子结构中对化合物的性能的影响.氟二硝基作为合成含能材料的一种重要的有机中间体,其中两个硝基的引入可以改善炸药的氧平衡,能够提高炸药的能量,同时氟原子的存在减弱了硝仿基中较大的空间位阻效应,同时又增加了含能分子结构中的卤键和氢键作用有利于提高分子稳定性和降低化合物的感度。证明了氟二硝基是一类能够合成高能低感含能材料的优异的含能修饰基。