1.1 咪唑的基本性质

咪唑即1,3-二氮杂茂，化学式 C3H4N2白色或浅黄色固体结晶，熔点 90℃，密度为1.03 g/cm3，沸点256℃，可溶于水和其它质子性溶剂，如氯仿、醇、醚，微溶于非质子性溶剂。从苯中析出者为单斜晶系棱柱状无色结晶，有氨气，显弱碱性。用作环氧树脂固化剂，铜的防锈剂，医药、农药原料，也用作脲醛树脂固化剂、摄影药物、粘合剂、涂料、橡胶硫化剂、防静电剂等的原料及有机合成中间体。论文网

咪唑是一个具有芳香性的环系，在这个封闭的环状体系中，其环电子数是符合 4n+2规则的，环中存在一定程度的环电流效应，所以是比较稳定的，一般不易被氧化。咪唑分子中存在着明显的环电流，这种环电流使得它们的氢原子在磁场中的化学位移显著地像低场移动（与相应碳环分子相比），这种现象是由于这类化合物具有芳香性。

咪唑具有两性，即同时表现出酸性与碱性。作为一种酸，它的酸性比羧酸、酚类与酰亚胺弱，但稍微比醇强，可离解质子在 N-1 上。作为碱，咪唑的 pK

a是 14.5，咪唑的共轭酸的 pKa大约是 7，使咪唑碱性比吡啶强约六十倍以上，可以和无机酸生成稳定且易溶于水的盐，体现碱性的原子为 3-N。

1.2 硝基咪唑类化合物简介

咪唑(imidazoles)是结构中含有两个氮原子的五元氮杂环,具有4n+2个π电子的环状封闭共扼体系,因此咪唑环具有芳香性。且易产生多种非共价键相互作用,如氢键、与金属离子配位和π-π作用等；易发生亲电取代反应,如硝化反应。

在过去的几十年里,多硝基咪唑大都作为抗生素、放射增感剂、抗原生动物等药物来研究。常见的硝基咪唑类药物有甲硝唑、奥硝唑、替硝唑、塞克硝唑等,其中甲硝唑和替硝唑均可作为抗厌氧菌药物,塞克硝唑是抗原虫/抗微生物药，3-羟乙基-2,4-二硝基咪唑可用于治疗癌症的放射增感剂。直到1995年才发现2,4-二硝基咪唑具有优良的爆炸性能和安全性能,是很好的钝感炸药,并具有良好的推进能力,从此开始了多硝基咪唑在含能材料领域内的研究。

1.2.1 4-硝基咪唑

4-硝基咪唑(4-nitroimidazole，4-NI)是合成抗菌抗原虫菌素罗硝唑，合成2,4-二硝基咪唑，4,5-二硝基咪唑和2,4,5-三硝基咪唑的重要中间体；它还可作为饲料的添加剂，聚合和缩合反应尤其是环氧化合物反应、羟醛缩合反应、丙二酸乙酯或乙酰乙酸乙酯缩合反应中的催化剂，聚氨基甲酸酯生产的催化剂。

4-硝基咪唑首次由英国伦敦的Frank R G F等人于1919年合成。硝烟量大,纯度和产率不高。文献综述

2006年,刘慧君等人对加料方式进行改进,采用正法加料方式,使用10%发烟

硫酸作为催化剂,通过控制硝酸的量,据文献报道制备的产品纯度很高,且大大提高了产物收率。

1.2.2 1,4-二硝基咪唑

1,4-二硝基咪唑(1,4-dinitroimidazole，1,4-DNI) 中含有两个硝基,是合成2,4-二硝基咪唑，1-甲基-2,4,5-三硝基咪唑以及其他药物的中间体。据文献报道，其合成路线有两条，一是是以咪唑为原料，先把咪唑加到浓硫酸和乙酸酐的混合液中，然后再加硝酸铵硝化合成；另一种是以4-硝基咪唑为原料，把4-硝基咪唑加入乙酸、乙酸酐和浓硝酸混合液中硝化合成。

波兰的Jerzy Suwinski和新西兰的M.Ross Grimmett都采用4-硝基咪唑为原料,通过不同的工艺制得了1,4-二硝基咪唑。1995年Reddy Damavarpu 等人受美国陆军机要处委托，在Jerzy Suwinski和M.RossGrimmett合成方法的基础对工艺进行了改进，将4-硝基咪唑加入到冰醋酸中，在0℃下,滴加98%(ρ-1.52g.cm-3)的硝酸，然后在5℃滴加乙酸酐，并在此温度下反应2h，再升温至25℃，并在此温度下反应8h，反应完后将反应液倾入冰水中，过滤，干燥。1,4-DNI得率83%。