项目名称：一种新型HDEC分子的设计及其合成实验

相关背景：
    含能材料是指在适当的外界能量激发作用下，能发生爆炸反应并对周围介质做功的物质。所谓爆炸反应，是一种速度极快且释放出大量热和气体的反应。含能材料的概念外延很大，几乎包含了所有单体的和混合的含能物质，如单质炸药、混合炸药、推进剂、发射药、含能化合物等。能量密度优于普通含能材料的又称为高能量密度材料（HEDMs），具体的说，能量密度高于HMX（1,3,5,7-四硝基-1,3,5,7-四氮杂环辛烷）的炸药，性能优于AP/Al/HTPB的固体火箭推进剂及性能优于JA2（NG/NC）的发射药都是HEDMs。

高技术和新型武器系统的发展对含能材料（Energetic Materials）提出了新的要求，推动
含能材料向更高层次发展。高能量密度材料（High Energy Density Materials，HEDM），正是为这一需求而出现的新概念。因它们普遍地具有高能量、高密度、较高的热稳定性和较低的感度，又被称为新一代炸药或新世纪炸药。众所周知，实际使用的HEDM一般是由高能量密度化合物（High Energy Density Compound，HEDC）与氧化剂及其它添加剂所构成的复合体系。因此，要在研制HEDM上求得突破，关键是首先进行分子设计、合成出新兴品种的HEDC；其次是根据国防和国民经济对能源材料的需求进行配方设计、通过试验研制出实用的HEDM。为此，寻求HEDC和HEDM成为全世界能源和材料科学家密切关注的焦点和热点。


依据现有的文献资料来看，各国含能材料材料领域的研究者们多以探索新型的母体构架为主，对于已制备出的含能构架结构没有进一步深入研究，这就导致很多具有优秀修饰潜力的母体结构没有发挥出最大的效能，并在相关领域的研究形成了大量空白


研究背景：
根据主体附加法，重组组合法等方式，设计出大量的新型含能化合物结构，并对其进行多次性质优化【1】，将最终优选出的潜在HEDC分子进行合成设计，确认该反应/路线具有较高可行性后【2】，对其进行合成、表征验证

【1】此处举例部分设计过程以方便读者理解该过程：                                                                                                                            

设计（能量优化）：根据现有文献公布的具有修饰潜力的含能母体结构加以偶氮、硝基、N-氧化、叠氮、等高能含能官能团进行多组合初步修饰，得到多种新型化合物

优化（安定性/感度优化等）：
例一：设计产物含有酸性活泼氢（伯硝胺/硝基唑等带有强吸电子的杂环化合物）：
1：与氨、肼、羟胺、有机胺等成盐消除酸性影响并二次优化
2：Henry反应消除活泼氢影响并对生成的羟烷基母体进行二次修饰并二次优化
3：与氨基化合物取代消除活泼氢并二次优化
例二：氮杂芳环类设计产物含有多种“致敏”官能团（叠氮、硝胺、硝基等）：
VNS胺化，利用氨基强给电子效应适当减小环张力及形成氢键提高分子稳定性，进行性能预估后，开始二次优化

*部分未经性质（感度、安定性）优化的设计产物具较高学术价值时，将省略优化步骤，直接进入合成设计环节

【2】：结构优选出的分子结构将进行文献检索，若无相同结构的化合物被发表，则开始合成设计，与性能预估（主要为K-J计算器计算），该步骤将参考目前已发现的同类型反应/相似反应进行，初步合成后，将路线提交给化学类教师进行第三方评估，确认该路线是否具有较高可行性

研究内容：
  对研究背景中已确认的新型含能分子进行合成，进行实验验证，若成功，则对其进行详细表征，若是被，则重新进行合成设计，再次确认新路线的可行性后，进行二次实验验证，多次重复该步骤，直至成功合成出一种或多种具有HEDC性质的新型含能分子，并对其进行表征，进而编写、发表其学术论文至有关学术期刊

研究意义：
本项目通过进行前人留下的空白领域，进一步对具有优秀结构的含能母体结构深化研究，不仅填补上了相关领域的空白，证明了该类研究的可行性，更为日后相关课题的开展打下了良好的基础，具有一定的新颖性和较高的学术价值

项目计划：
在进行目标合成的基础上，将项目中所涉及的含能化合物/中间体进行整理发布，在成功合成后，第一时间在KC进行成果的初步公布，同时撰写相关学术论文及专利申请，待论文/专利发表/通过后，在KC论坛对项目成果进行最终公布

申请资金数额：五千元人民币

资金使用预算：
试剂及仪器购买：2000
表征费用：1500（化工学院的红外、紫外光谱，一次40元，材料学院的电镜，一次50元以及可能涉及的XRD、DSC、质谱等）
文章发布费用：2500（优选含能材料、火炸药学报）

所使用的试剂仪器购买资金预算为7000元左右，申请的购买类资金将全部应用，该处的2000元将用于购买以下合成中所需的必要化学品：
氯化亚砜（试剂级）25元*4
发烟硫酸（试剂级）120元*2
二氯甲烷（工业级）200元*1
DMF（试剂级）    25元*2
DMSO（试剂级）25元*2
丙二腈（试剂级）140元*1
盐酸羟胺（工业级）150元*1
碳酸胍（医药级）200元*1
水合肼（试剂级）25元*4
双氰胺（工业级）110元*1
氰基乙酰胺（试剂级）95*2
叠氮钠（试剂级）50元*1
乙酰丙酮（试剂级）50元*1
乙二醛（试剂级）35元*2
偶氮二甲酸二异丙酯（试剂级）127元*1
三氟化硼-乙醚（试剂级）70元*1
二氨基胍盐酸盐（医药级）220元*1

表征部分：按每次40元计算，平均每种新化合物的制备检测保守估计需要两次以上（红/紫外、电镜、XRD、飞行质谱中的一种或多种），项目涉及的新型含能化合物及其中间体近20种，故计划将基金中1500元作为该类表征费用

投稿部分：
以含能材料为例，其审稿费用平均为400元一篇，版面费用平均为281元/页，项目计划以一稿多投（火工品、兵工学报、固体火箭技术中的一种或多种学术期刊）的方式来保证文章录取率，故申请2500元用于相关文章的投稿/发表费用（包含约一到两次次退修所需的费用）