21世纪是信息时代，对信息存储、读取、传输的设备提出了更高要求。而随着器件的小型化，功能的集中化，其瓶颈越来越体现在了材料本身的性质上。因此开发新型的功能化的材料具有极其重要的意义，特别是利用有机合成的方法可控的合成具有一定光电性质的材料是目前的研究热点。本文围绕着构建有机功能分子，尤其是以二茂铁-氟硼二吡咯分二元体为基础模型，通过调控分子内的电荷转移，电子转移，以及共价键的转动，构建了具有电致变色，粘度响应等性质的功能分子。此外，我们也通过对一些新颖体系的探索(如并环戊二烯体系)来设计制备具有电活性的新型材料，以期成为功能体系的构建单元。本论文共分为六章。　　 第一章中，对有机D-A体系的设计思路，合成方法，以及其在各个领域诸如，有机电致变色材料，有机电致发光材料，有机太阳能电池等方面应用的情况作了概括和阐述。此外，还对本文非常重要的构建单元--氟硼二吡咯，以及并环戊二烯的发展及应用情况进行了总结归纳。　　 第二章中，我们设计合成了三种新型的基于二茂铁和氟硼二吡咯的具有D-A体系的化合物，并通过光物理，电化学以及量化计算等方法研究了连接方式和连接位置的不同对整个分子的电子结构所产生的影响。通过光谱电化学的手段研究其氧化态改变之后的光物理性质。从光谱电化学实验的结果可以看到，具有准平面结构的D-π-A体系(SFcB和DFcB)能够可逆的通过电化学的调控来改变其D-A体系电荷转移的方向，从而实现可逆电致变色的目的。实验证明这类化合物具有较好的耐久性和抗疲劳性，具有较好的应用潜力。　　 第三章中，我们设计并合成了两种基于二茂铁和氟硼二吡咯的二元体--FcEB和FcPB，并通过X射线衍射，光物理，电化学等手段对其性质进行研究。在对这两种材料的光物理性质研究过程中，发现FcEB在粘度较大的体系中量子产率明显增大，体现了典型的分子转子的性质，二茂铁基团绕乙炔轴的旋转是主要原因。实验表明，FcEB在四氢呋喃/乙二醇体系以及在水/四氢呋喃的低粘度体系中(小于2cP)，均表现了很好的粘度依赖性。同时，我们也基于FcEB的疏水性研究了水分子和四氢呋喃分子的作用方式。我们的研究结果表明了FcEB具有适合于生物体系的灵敏度。　　 第四章中，我们通过一个钯催化的环合反应以较为可观的产率合成了一种新颖的以并环戊二烯为中心的并六环体系--IB1。其分子内并环戊二烯上的长短键交替分布以及NICS值都表明了并环戊二烯单元的反芳香特征。通过电化学实验和量化计算发现IB1具有极高的HOMO能级，约为-4.5eV，说明其具有较强的给电子能力。我们通过铜离子对IB1的光谱滴定实验研究了其阳离子自由基的光谱性质，同时也利用量化计算对其跃迁进行了归属。此外，作为一个很强的电子给体，IB1也可以与电子受体如四氰基对苯醌二甲烷(TCNQ)发生反应，从而形成电荷转移复合物。通过上述实验，IB1展现出了非常独特的性质，由于其较强的给电子能力，有望被开发成为新型的p-型半导体材料。　　 第五章中，我们在前期工作(第三章)的基础上，分别对FcEB分子乙炔基两侧的部分进行衍生和修饰，得到了含有偶氮苯基团的FcAEB和含有甘醇链的FcEG两个主要产物，并通过磺酸化反应将FcEG先磺酸化再中和成为水溶性的FcEGK钾盐。分别对其进行了光物理，电化学等方面的性质研究。结果发现，两种主要的化合物均具有与FcEB类似的粘度响应性质。尤其是FcEGK钾盐在水/乙二醇中具有非常良好的粘度响应，且荧光为红色。这对其在生物体系内的应用具有非常重要的意义。　　 在第六章中，对本文章的工作进行了总结。