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1,1-二氨基-2,2-二硝基乙烯(FOX-7)具有良好的能量密度和热稳定性,是新型低感高能炸药的主要候选者。而2-(二硝基亚甲基)-4,5-(二羟基)咪唑烷(DDNI)作为一种FOX-7重要的亲电反应的的衍生物,也具有优越的综合性能,是一类新型的含能材料。因此,开展对DDNI化合物的研究具有十分重要的意义。为了深入的了解DDNI的性能,并开发出新的含能化合物,在已有研究的基础上,将DDNI分别与多种含氮的亲核试剂以及某些醇类试剂反应,合成出了6种新型DDNI的衍生物分别是：2-(二硝基亚甲基)-4,5-(二乙氧甲酰氨基)咪唑烷(DBDNI)、2-(二硝基亚甲基)-4,5-(二乙酰氨基)咪唑烷(DCDNI)、2-(二硝基亚甲基)-4,5-(二甲氧基)咪唑烷(DMDNI)、2-(二硝基亚甲基)-4,5-(二乙氧基)咪唑烷(DEDNI)、2-(二硝基亚甲基)-4,5-(二乙酸基)咪唑烷(DADNI)和6-(二硝基亚甲基)-4a,5,6,7,7a,8-六氢咪唑[4,5-b]呋咱[3,4-e]吡嗪(DHDNI),并且首次培养出了3种化合物的单晶(DMDNI、DEDNI和DADNI)、同时,通过X-射线四圆衍射仪测定了其晶体结构,并且运用SHELXL-97软件进行了解析。运用Gaussian03程序,对DBDNI、DCDNI、DMDNI、DEDNI、DADNI、DHDNI等6种化合物的结构和频率进行了相关优化和计算,得到了构型参数、自然原子电荷及前线轨道能量,为理论分析奠定了良好的基础。在非等温条件下,利用Kissinger法、Ozawa法和积分方程法,得到了DBDNI、 DCDNI、DMDNI和DADNI等化合物的热分解动力学方程,如下：同时,通过计算,获得了峰温处的活化熵(△S≠)、活化焓(△H≠)和活化自由能(△G≠)。并且推算出了热爆炸临界温度(Tb)和热点火温度(TTIT)。通过比热容测试,获得了连续比热容温度方程,且计算了在283-353K范围内,以298.15K为标准,各化合物的焓、熵和吉布斯自由能等热力学函数值。而且,利用热分解相关参数及比热容与温度关系式,估算出了DBDNI、DMDNI和DADNI的绝热至爆时间,从而有助于评定化合物的热安定性和安全性。