多硝基金刚烷和多硝基氮杂金刚烷由于含有较高能量密度,且稳定性较好,是一类具有较大应用前景的耐热、钝感含能材料。本论文主要研究了2,2,4,4-四硝基金刚烷、2,2,6,6-四硝基金刚烷和3,5,7-三硝基-1-氮杂金刚烷的合成,并对每步产物进行了结构表征,对最终产物进行了热分析研究。以金刚烷酮为原料,经Baeyer-Villiger氧化、内酯重排、肟化、氧化和偕硝化等单元反应合成了2,2,4,4-四硝基金刚烷。优化了重要中间体4,4-乙撑二氧基金刚烷-2-酮的合成方法。改用绿色硝化剂五氧化二氮对酮肟进行偕硝化反应,研究了第一步偕硝化反应的工艺,确定了最佳反应条件。本路线总收率为14.2%,是文献报道最高收率2.9倍。以2,6-金刚烷二酮为原料,经肟化和偕硝化两步反应合成了2,2,6,6-四硝基金刚烷。改进了2,6-金刚烷二酮肟的合成工艺,收率为86.4%,较文献提高了10%。改用绿色硝化剂五氧化二氮对2,6-金刚烷二酮肟进行偕硝化反应,此法较文献报道的三步法更简单,收率为44.9%,是文献报道最高收率4.1倍。以间二硝基苯为原料,经硝化、还原、亨利反应和亲核反应合成了3,5,7-三硝基-1-氮杂金刚烷。采用“分步法”和“一锅法”两种方法进行还原反应和亨利反应,通过提高反应温度缩短了亨利反应的时间并提高了此反应收率。改进了最后一步反应工艺和后处理方法,缩短了反应时间,减少了反应能耗。本文研究了新工艺合成以上三个化合物,通过改进合成工艺提高了产物的总收率；采用绿色硝化剂五氧化二氮进行对酮肟进行偕硝化反应,此法不仅产率较高,而且可简化反应步骤。