本文的主要研究内容如下：1．在总结分析大量文献的基础上对高氮化合物的组成单元进行了分类，主要分为结构单元、连接单元和取代基；对高氮化合物的实验和理论最新研究进展进行了综述，提出了以1，2，4，5-四嗪类化合物作为本论文的主要研究内容。2．为了更清楚的了解结构单元之间的相互影响，设计了六元氮杂环和五元氮杂环取代1，2，4，5-四嗪得到了一系列化合物，采用量子化学计算方法对它们进行了详细的理论研究，讨论了各种氮杂环的改变对四嗪类化合物性能（包括生成热、密度以及爆速和爆压等）的影响，并找出爆轰性能较好的结构单元组合。3．设计了连接桥（-N=N-）和取代基（-NH₂、-N₃）与1，2，4，5-四嗪环直接相连得到9种化合物，分析和讨论了它们的电子结构以及不同基团对生成热、爆速和爆压的贡献。4．根据实验中已经合成且性能较好的高氮含能化合物BTATz和DAAT的结构特点和结构与性能关系的理论分析结果，初步设计了8种含能性质较好的目标化合物。采用不同理论方法对其生成热、密度和爆轰性能进行了预测，为高氮含能化合物的试验合成提供了素材和理论参考。5．根据Hiskey等人对高氮含能化合物3，6-双（叠氮基）-1，2，4，5-四嗪中的叠氮基环化处理，采用密度泛函理论对叠氮基的环化机理进行了初步的理论分析，给出了实验中只生成一种产物的可能原因。6．理论计算中采用密度泛函理论对研究对象进行结构优化和频率计算，运用自然键轨道（NBO）理论和分子中的原子（AIM）理论进行电子结构分析，采用原子化方案（atomic scheme）、Monte-Carlo方法和VLW状态方程分别计算了标准气态生成热、分子密度及爆速和爆压。