Until now, there has been much efforts for the development of polycyclic molecules as high energy materials because of their high density and potential energy. However, there were only a few reports on the development of highly N-substituted poly-cyclic compounds due to difficulties of the synthesis. We have designed pentaazapropellanes as new high energy materials and we have recently reported unsubstituted 3,7,9,11-tetraoxo-2,4,6,8,10-pentaaza[3.3.3]propellane (TOPAP) 2 as a new skel-eton for high energy materials. Herein, the nitration of TOPAP 2 was reported for the first time. Thus, 2,6-dini-tro-3,7,9,11-ttraoxo-2,4,6,8,10-pentaaza[3.3.3]propellane (2,6-DNTOPAP) 5C, which is a new nitro derivative of TOPAP 2, was obtained up to 82% yield by the reaction of NO2BF4 and anhydrous HNO3. The structure of 5C was determined by spectro-scopic analysis.

강력한 폭발 특성을 가지며 안정성이 높은 고에너지 물질을 개발하기 위하여 밀도가 높고 잠재에너지가 큰 다중고리 화합물을 이용한 고에너지 물질이 요구되고 있다. 하지만 분자 내 질소가 여러 개 치환된 다중고리 화합물의 경우 합성의 어려움이 있어 많은 구조가 개발되지는 못하였다. 새로운 고에너지 물질 후보로 다중고리 화합물이며 분자 내 질소가 다섯개 치환된 pentanitropentaaza[3.3.3]propellane을 설계하였고, 이 중에 골격구조에 치환기가 도입되지 않은 3,7,9,11-tetraoxo-2,4,6,8,10-pentaaza[3.3.3]propellane (TOPAP) 2를 최근에 합성하였다. 본 연구에서는 TOPAP 2에 최초로 니트로화 반응을 진행하여 새로운 고에너지 물질을 합성하고자 하였다. 그 결과 NO2BF4와 무수 질산을 이용하여 지금까지 보고되지 않은 2,6-dinitro-3,7,9,11-tetraoxo-2,4,6,8,10-pentaaza[3.3.3]propellane 5C를 최대 82%의 수율로 처음 합성하였다. 합성한 5C의 구조는 분광학적 분석결과를 이용하여 구조를 확인하였다.