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随着生态环境友好和经济社会可持续发展等的绿色化学理念深刻影响着未来化学制造和相关产业重大变革的发展,新型材料合成策略研究能够最大程度地实现化学转化以及精准高效合成。含能材料（Energetic Material）即高能量密度材料（High Energy Density Materials,HEDM）具有体积小、密度高、钝感低和能量高等优势,唑类含氮杂环化合物因其具有生成热高、易实现氧平衡、易引入多种基团和绿色环保等优点得到了广泛应用。因此,开展典型含能材料的合成反应研究对实现含能材料精准合成、过程优化和性能预估具有非常重要的现实意义。全文共四章,主要内容为:（1）以3,5-二氨基-1,2,4-三唑为研究基础,确定唑类含氮化合物DAT的最优合成工艺。首先采用双氰胺与盐酸联氨为起始原料合成目标产物DAT,然后考察不同反应合成条件（溶剂、物料比、温度、反应时间、酸碱度和提取溶剂）对DAT合成收率和纯度的影响。研究表明,最优化的DAT合成反应条件为:4850℃反应温度,n（C2H4N4）:n（N2H4·2HCl）为1:1.2物料比,水为溶剂,180min反应时间,1.9eq的OH-当量,甲醇-异丙醇混合提纯溶剂。最后在最优化的合成路线条件下,建立了唑类含氮化合物DAT的最优合成工艺条件。相比传统合成方法,该工艺得到的DAT收率大于90%,纯度大于99%,且能够得到更好的质量与外观。该研究为含能材料合成工艺优化提供了新思路。（2）以3,5-二氨基-1,2,4-三唑的合成反应过程为研究基础,建立基于在线衰减全反射红外（ATR-IR）光谱技术结合交互式自模型混合物分析法（SIMPLISMA）的合成反应过程监测及活性中间体解析方法。首先利用小波变换（WT）对合成反应过程的红外光谱进行预处理,然后采用主成分分析（PCA）和子空间比较（SCM）确定合成反应体系的活性中间体个数。其次利用SIMPLISMA方法解析整个合成反应过程的红外光谱,并得到合成反应体系各组分的浓度变化曲线和活性中间体的纯红外光谱图,进而获取2个活性中间体的分子结构式。最后利用密度泛函理论（DFT）模拟计算优化中间体的几何构型和振动频率,进一步验证了活性中间体解析的合理性。研究表明,在线ATR-IR结合SIMPLISMA能够成功解析DAT合成体系的活性中间体,进而推断了DAT的合成反应机理。该研究为新型含能材料合成过程优化及绿色合成提供了研究思路和技术支撑。（3）以含氮化合物的性能预估为研究基础,建立基于随机森林结合构效关系的含氮化合物密度性能预测方法。首先收集含氮化合物分子描述符和对应的密度性能参数,并考察了不同预处理方法对含氮化合物原始分子描述符预处理效果的影响。然后利用随机森林（RF）算法的变量重要性进行特征分子描述符筛选与优化研究,并优化了RF变量重要性阈值参数。在最优化的预处理方法、特征分子描述符和模型参数下,构建了基于含氮化合物密度性能预测的随机森林-构效关系模型,并对测试集含氮化合物的密度性能进行了预测。研究表明,WT-RF构效关系模型可以获得较好的预测性能,能比较准确的预测含氮化合物的密度性能,其校正集R2CV为0.8846,RMSECV为0.1061%,预测集RP2为0.9724,RMSEP为0.0884%。与传统实验测试方法相比,该方法具有分析速度快、预测结果准确和监测周期短等的优势。该研究为含能化合物性能预测以及新型含能材料设计提供新思路和新方法。