Research Progress in Study of Isowurtzitane Derivatives

Hexanitrohexaazaisowurtzitane (HNIW or CL-20) is presently the most powerful energetic compound in the world.The synthesis of CL-20 or cage molecules has attracted considerable interest of experts in the area of high-energy materials over the last two decades, and more than 100 isowurtzitane derivatives were synthesized.In this paper, the synthesis, application and reactivity of these compounds are summarized systematically according to different substituents on the cage and types of reactions.The developing tends of isowurtzitane derivatives are also presented.Keywords isowurtzitane derivatives; high energy density compound; review 高能量密度化合物(HEDC) 一般是指密度达 2.0 g•cm -3 、爆速达 9.5 km•s -1 、爆压达 42～43 GPa 的含能 化合物 [1] .自美国于 20 世纪 80 年代提出 HEDC [2] 的概念 以来, 各国含能材料工作者在这方面进行了大量的研究 工作, 发现要提高化合物的密度, 含能化合物的设计合 成由平面单环向立体笼形发展是一个趋势.于是六硝基 六氮杂异伍兹烷(HNIW, 俗称 CL-20) [3] 、八硝基立方烷 (ONC) [4] 等化合物相继问世.CL-20 系统名为 2,4,6,8,10,12-六硝基-2,4,6,8,10,12-六氮杂四环[5.5.0.0 5,9 .0 3,11]十二烷, 简称为六硝基六氮 杂异伍兹烷, 为异伍兹烷的衍生物, 于 1987 年由美国海 军武器中心的 Nielsen 首次合成, 成为高能密度化合物 领域的突破, 被誉为含能化合物合成史上的一个里程 碑. ε-CL-20 的晶体密度达 2.044 g•cm -3 , 标准生成焓约 为 900 kJ•kg -1 , ε-CL-20 的最大爆速及爆压可分别达 9.5～9.6 km•s -1 及 43～44 GPa, 能量输出可比王牌炸药 奥克托今(HMX)高 10%～15% [5] , 是目前综合性能最好 的单质炸药.CL-20 在高能固体推进剂、低特征信号推 进剂、高能混合炸药、发射药等领域有着广阔的应用前 景.