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在炸药领域,人们一直在寻找高能量、高密度、安定性能好的新型炸药。咪唑类硝基化合物大多数为高氮含能物质,具有较高的生成焓,是安定性较好的高能化合物,目前在工业、医药、军事领域受到人们的广泛关注。本文目的是以咪唑为原料合成高能低感度炸药—1-甲基-2,4,5-三硝基咪唑。根据硝化和甲基化的先后顺序不同,设计了三条合成路线：其一是通过多步硝化得到三硝基咪唑产物,然后甲基化；其二是通过两步硝化和重排得到2,4-二硝基咪唑,然后甲基化得到1-甲基-2,4-二硝基咪唑,最后硝化；其三是通过硝化得到4,5-二硝基咪唑,然后甲基化得到1-甲基-4,5-二硝基咪唑,最后硝化。对三条合成路线的中间体产物4-硝基咪唑、1,4-二硝基咪唑、2,4-二硝基咪唑、4,5-二硝基咪唑合成工艺进行了优化,得到4-硝基咪唑的较优工艺条件为：硝化温度50～55℃、反应时间2h、硝硫混酸摩尔比为1：2；1,4-二硝基咪唑的加料和反应温度都可在室温下；2,4-二硝基咪唑的最佳合成条件为：硝化温度120-125℃、反应时间4.0～4.5h；4,5-二硝基咪唑的最佳工艺条件为：硝化温度110-115℃、反应时间2-2.5h、硝硫混酸摩尔比为3：2。按照合成路线一得到了少量的1-甲基-2,4,5-三硝基咪唑；按照合成路线二、三探索了2,4-二硝基咪唑和4,5-二硝基咪唑的甲基化实验,得到了1-甲基-2,4-硝基咪唑和1-甲基-4,5-二硝基咪唑,并对实验进行优化得到1-甲基-2,4-二硝基咪唑的最佳工艺为：反应温度50～55℃、反应时间2～2.5h、硫酸二甲酯用量50ml；1-甲基-4,5-二硝基咪唑的最佳工艺为：反应温度45-50℃、反应时间4h、硫酸二甲酯用量40ml。采用红外光谱、元素分析、核磁共振氢谱对这三条合成路线得到的产品进行了表征。对合成路线一中2,4,5-三硝基咪唑钾盐得率低原因进行了探讨,分析了1-甲基-2,4-二硝基咪唑和1-甲基-4,5-二硝基咪唑的再硝化可行性,认为1-甲基-4,5-二硝基咪唑不能再被硝化。通过甲基化前后物质的酸性和熔点对比,证明甲基化消除了2,4-二硝基咪唑和4,5-二硝基咪唑的酸性,熔点也大大降低。采用DSC热分析仪测定了1-甲基-2,4-二硝基咪唑、1-甲基-4,5-二硝基咪唑、1-甲基-2,4,5-三硝基咪唑的分解温度。测得了这三种物质的密度,估算了它们的爆速和爆压。同时也测得了1-甲基-2,4-二硝基咪唑、1-甲基-4,5-二硝基咪唑的特性落高。