早期，硝基咪唑类化合物以其优良的药用性能备受关注。在20世纪90年代，ReddyDamavaipu发现该类化合物具有良好的炸药特性，有望成为新一代熔铸炸药载体。硝基咪唑类化合物含有类似苯环结构的大π键，其热稳定性较好、对外界刺激不敏感，是一类具有开发潜力的新型炸药。1-甲基-2,4,5-三硝基咪唑（MTNI）是多硝基咪唑类衍生物，它的能量水平与RDX相当，感度接近B炸药，熔点较低。因此，研究其合成工艺具有非常重要的意义。本文设计了两条合成路线：（一）直接硝化法，以N-甲基咪唑为原料，硝硫混酸为硝化剂直接硝化；（二）碘代-硝化法，以N-甲基咪唑为原料，I2/HIO3/CH3COOH为碘化氧化体系进行碘代，然后用超酸为硝化体系进行硝化。首先，按照路线（一），进行了直接硝化的合成工艺研究。采用红外光谱、核磁氢谱、质谱对合成产物进行了表征，并分析了其热分解性能；结果表明：直接硝化的最终产物仅为1-甲基-4,5-二硝基咪唑。分析了直接硝化法的反应机理，同时对再硝化1-甲基-4,5-二硝基咪唑的可行性进行了分析。通过单因素实验和正交实验优化了1-甲基-4,5-二硝基咪唑的合成工艺，最佳的合成条件为：反应温度120℃，反应时间3h，发烟硫酸与发烟硝酸的摩尔比2.0:1。其次，按照路线（二），进行了碘代硝化的合成工艺研究。以N-甲基咪唑为原料，碘代后得到1-甲基-2,4,5-三碘基咪唑；接着硝化得到1-甲基-2,4-二硝基咪唑和1-甲基-5-碘-2,4-二硝基咪唑；最后将1-甲基-5-碘-2,4-二硝基咪唑再硝化得到1-甲基-2,4,5-三硝基咪唑。采用红外光谱、质谱等方法对路线（二）所得中间体及目标产物进行了表征，并分析了1-甲基-2,4-二硝基咪唑和1-甲基-2,4,5-三硝基咪唑的热分解性能。分析了碘代反应和碘代物再硝化的反应机理，同时对再硝化1-甲基-2,4-二硝基咪唑和1-甲基-5-碘-2,4-二硝基咪唑的难易程度进行了比较。通过单因素实验和正交实验优化了1-甲基-2,4,5-三碘基咪唑的合成工艺，最佳的合成条件为：碘与N-甲基咪唑的摩尔比1.7:1，碘酸与N-甲基咪唑的摩尔比1.8:1，反应时间2.5h。通过单因素实验和正交实验优化了1-甲基-2,4,5-三硝基咪唑的合成工艺，最佳的合成条件为：反应温度85℃，反应时间2.5h，硝酸钾与发烟硫酸的摩尔比1.2:1。最后，为了指导以后1-甲基-2,4,5-三硝基咪唑的结晶工艺研究，本论文还利用Materials Studio分子模拟软件对1-甲基-2,4,5-三硝基咪唑在不同溶剂中晶体形貌进行预测，并与实验结果进行了对比。模拟结果为1-甲基-2,4,5-三硝基咪唑结晶过程溶剂筛选提供了理论依据。