含能化合物是實現高能毀傷和高強推進作用的能量源泉 。 在核武器、空間探測及深井爆破等領域，含能化合物需要面對高溫使用環境，因此要求化合物必須具有較高的熔點、較低的蒸汽壓和良好的耐熱性能，在經歷長時間加熱后依然能夠可靠完成爆轟反應。 芳基穩定性高，耐熱含能化合物骨架多為芳環結構，在此基礎上通過分子設計利用不同的穩定化效應可有效實現化合物耐熱性能的提升。 目前芳香耐熱含能化合物設計采用的穩定化效應主要有兩類： 一是在硝基芳環中引入氨基結構，利用分子間及分子內的氫鍵作用，提升分子晶格能與熱穩定性 ； 二是利用共軛體系進行穩定， 通過離域能及π－π堆積作用的增強來提升化合物的熱穩定性。 此外，將含能化合物轉化為對應的鹽類，也能夠在一定程度上提升化合物的耐熱性能。
為了推動耐熱含能化合物研究，以單環、并環及偶聯多芳環結構進行分類，總結了芳香耐熱含能化合物的研究進展，對不同結構耐熱含能化合物的合成研究進行梳理，重點介紹近年來部分耐熱性能突出的共軛 型含能化合物的合成，為新型耐熱含能化合物的設計制備提供借鑒。
單環耐熱含能化合物
單環體系含能化合物的共軛穩定化效應有限，故多通過在硝基芳環中引入氨基，利用氨基與硝基間氫鍵作用來增強化合物的整體熱穩定性。 三氨基三硝基苯 （ TATB） 和 2，6-二氨基- 3，5- 二硝基- 1- 氧吡嗪（LLM- 105）是目前最為重要的單環耐熱含能化合物。TATB 含三組以交錯方式排列的氨基和硝基，充分利用了氫鍵的穩定化效應，常溫下為黃色粉狀晶體，熔點 330 ℃，爆速為 7970 m· s-1 。 由于氫鍵拉近了分子間的距離，晶體密度達到了 1．94 g · cm－ 3 。TATB 早期合成方法較多 ，多利用含有易離去基團（主要是鹵素）的芳環進行硝化，所得產物中易離去基團在氨的親核進攻下被取代生成 TATB。 科學家利用硝基芳環與氨基親核試劑（VNS 試劑）直接進行 VNS 反應改進了 TATB 的合成，實現了無鹵素的 TATB 合成（Scheme 1）。
LLM-105 是目前能量性能最為優異的單環耐熱含能化合物，密度 1.91 g· cm-3，爆速 8590 m· s-1，能量水平較 TATB 高出近 15％，加之其熱分解峰溫接近 350℃，可作為高性能耐熱炸藥 。 LLM-105 的分子中 1-氧吡嗪的結構有效的提升了分子密度及能量水平 ，但同時也增加了合成難度。 合成 LLM-105的方法主要分為兩種，一是首先合成 2，6－ 二氨基－ 3，5－二硝基吡嗪（ANPZ） ，之后進行氮氧化反應 ； 二是直接利用縮合反應構建 1－ 氧吡嗪骨架。采用三氟乙酸與過氧化氫體系實現吡嗪骨架氮氧化； 通過鹽酸羥胺與雙氰基的縮合環化實現1－ 氧吡嗪骨架直接構建（Scheme 2）。
并環耐熱含能化合物
并環體系含能化合物較單環體系共軛結構增大，有利于利用離域能提升化合物的熱穩定性。 此外，硝基并環體系中引入氨基將進一步增強分子間氫鍵的穩定化效應。四硝 基 二 苯 并－ 1， 3a， 4， 6a－ 四 氮 雜 戊 搭 烯（TACOT）是一類結構獨特的內鹽型含能化合物，二苯并四氮雜戊搭烯骨架中四個氮原子均位于橋頭位置，組成了四環共軛的平面環系結構，高度的芳香共軛體系賦予了分子高度的熱穩定性，其中 z－ TACOT 分解溫 度 達 到 378 ℃ ， γ － TACOT 分 解 溫 度 達 到400 ℃。
并環體系較之單環體系，其化合物熱穩定性的提升呈現兩方面特點： （1）化合物可以形成獨特的內鹽結構，如 TACOT 及其衍生物，此類有機內鹽結構一方面充分發揮成鹽效應對化合物熱穩定性的顯著提升作用，同時避免了普通酸堿成鹽法所帶來的吸濕性等問題； （2）并環化合物結構緊湊，既通過共軛體系增大提升了熱穩定性，同時避免了骨架過于松散對化合物爆轟性能的不利影響。
偶聯多芳環耐熱含能化合物
偶聯芳環體系結構多樣，通過芳基之間的偶聯擴展共軛環系提升離域能，可有效增強化合物穩定性。偶聯芳環化合物研究是目前耐熱含能化合物研究的主要方向，通過不同共軛結構的結合可有效設計并獲得具有高度耐熱性能的化合物結構。
六硝基茋（HNS）廣泛應用于航空航天及石油開采領域，曾被制成柔性導爆索用于阿波羅計劃中的月震探測。 化合物在熔融狀態下分解速率大大高于普通固體狀態，多硝基苯直接通過單鍵偶聯使分子量大幅增加，顯著提升了化合物熔點的同時提升了化合物的熱穩定性； 同時，多組芳環體系直接相連所形成的共軛體系離域能大幅增加，使化合物熱穩定性進一步增強。
耐熱含能化合物骨架多為芳環結構，根據環系的不同可劃分為單環、并環和偶聯多芳環三類體系。 單芳環含能化合物合成一般對硝基芳環結構進行官能團引入，其中通過芳環氨基化反應等實現氨基引入是最主要的模式； 并芳環含能化合物通常采用不同環化反應，將已有的芳環體系進一步擴展，在此過程中有利于形成獨特的內鹽結構； 偶聯多芳環含能化合物則利用親核取代等方式將多個芳環體系進行鏈接，共軛體系的大小直接取決于偶聯芳環的數目。作為特種用途含能材料，不斷提升化合物的耐熱性能始終是耐熱含能化合物發展的主要方向。
（1）單環體系的耐熱含能化合物基本依靠氫鍵的穩定化作用來提升耐熱性能，在目前的結構設計及性能研究基礎上進一步實現耐熱性能大幅提升的空間較為有限。
（2）并環體系結構緊湊，具有比單環體系更強的共軛穩定化效應，尤其是并環體系可以形成有機內鹽結構，利用成鹽效應大幅改進化合物的熱穩定性，是芳香耐熱含能化合物應著重發展的研究方向。
（3）偶聯多芳環體系對化合物耐熱性能的提升主要依靠共軛體系的擴展， 其偶聯單元中穩定性最差的單元通常會直接降低化合物整體的熱穩定性，如何將高度熱穩定性的含能單元有效進行鏈接是該體系化合物設計及合成的主要研究方向。
除此之外，大分子及聚合物分子通常熱穩定性較高，設計并發展具有類似石墨體系的大共軛含能芳環體系及發展具有強分子間作用力的立體網狀含能聚合物結構，也將是有效提升化合物熱穩定性的有效研究思路。
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