链状氮分子（包含键合的氮原子内部链的分子）的性质在化学结构和键合方面具有重要的科学意义。由于氮在元素周期表中的独特位置形成动力学稳定的化合物，通常具有化学稳定的N−N键，但在热力学上是不稳定的，因此，可以形成稳定的多重键合N₂即链状氮化合物。这种在元素周期表位于独特位置的氮链化合物的大量研究，使得将其开发为含能材料成为可能，并有望用于包括国防和建筑在内的炸药以及用于导弹推进和太空探索的推进剂。

有鉴于此，针对专业化学人群，天普大学Michael J. Zdilla报道了与含能材料相关的基础主题，方法和指标。由此概述了从假想分子的理论研究到含能材料的实际应用的具有重要意义的链状氮化物。

文章要点

1）作者首先概述了含能材料，一般来说，含能材料本身含有固有氧化剂或含有氧化剂的可燃物，因此不需要与空气混合。然后，作者总结了有关含能材料性能的关键指标，包括：能量密度和比能量、氧平衡、爆发力、爆速、爆震压力、爆破力（炸药）、比冲、灵敏性、形成焓以及水解稳定性和有效期等。此外，作者总结了基于N₀和N₁的含能材料包括：有机过氧化物、含氧盐、硝糖和硝醇、硝基芳烃和硝基烯烃。

2）作者概述了链状氮化合物，总结了Catena-2含氮化合物（硝铵、联氨、二氮烯、重氮有机物、唑类和6-叠氮）；Catena-3氮化合物（叠氮化物、1,2,3-三唑、6-叠氮、氨基唑和硝基唑、三氮烯、）；Catena-4氮化合物（四唑、四嗪、四氮烯以及通过官能化偶氮环和氮杂环来扩展链、）；Catena-5 氮化合物（五氮烯、戊嗪、五唑和N扩展的π体系）；Catena-6含氮化合物（六嗪、六氮烯和N扩展的π体系）；Catena-7含氮化合物（七氮烯和稠杂环）；Catena-8含氮化合物（具有八个或八个以上氮基的链状氮分子通常是通过偶氮键延伸的偶氮化合物）；Catena-9含氮化合物（在较高的链接数时，奇数氮链变得越来越罕见，因为不仅长氮链不稳定，而且简单的二聚方法变得不可行）；Catena-10含氮化合物（由于化合物对称性，10分子的链接数更容易设计）；Catena-11含氮化合物（利用重氮化的1，5-二氨基四唑（DAT）与第二个DAT连接，在四唑之间形成三氮烯基团）以及聚合态氮。

Owen T. O’Sullivan, Michael J. Zdilla, Properties and Promise of Catenated Nitrogen Systems As High-Energy-Density Materials, chemrev., 2020

DOI：10.1021/acs.chemrev.9b00804

https://dx.doi.org/10.1021/acs.chemrev.9b00804