由于多环芳烃在医药、材料科学及催化等领域有广泛的应用,新型多环芳烃的构建受到人们的广泛关注。杂原子的引入可有效调节多环芳烃的性能,用等电子体和等结构体的硼氮单元代替碳碳单元,可以得到与全碳共轭分子几何骨架相似,但光电物理性质显著不同的硼氮杂芳烃。本论文设计合成了两类硼氮杂芳烃:吡咯稠合硼氮杂蒽和硼氮杂咔唑,并系统地研究了它们的光电物理性质。内容如下:(1)按照芳烃共轭程度的大小综述了硼氮杂多环芳烃的合成及性质研究进展;归纳了不同杂环稠合的硼氮杂多环芳烃的研究进展,提出了本文的研究思路。(2)合成出六种吡咯稠合硼氮杂蒽5a-5f并对其进行了完整的表征,培养并得到了吡咯稠合硼氮杂蒽5b、5d和5e的单晶。单晶结构解析和理论计算表明这类分子的硼氮杂苯子单元具有弱的芳香性。研究表明硼上取代基和氮上取代基的不同会影响分子的光物理性质,但溶剂的极性对吸收和发射光谱影响较小。进一步研究表明吡咯稠合硼氮杂蒽5a-5f中硼原子上的取代基会影响其与氟离子的结合,硼上取代基为米基(5a和5d)的硼氮杂芳烃不能和氟离子形成四配位硼化合物。此外,研究表明吡咯稠合硼氮杂蒽5b的紫外吸收和荧光发射峰相对于全碳吡咯稠合蒽11均发生一定程度的蓝移,其发光效率也高于11。以这类分子和聚乙烯咔唑掺杂作为发光层,制备了有机发光二极管器件,测试分析了各个器件的发光性能。其中,以硼氮杂蒽5b作为发光层的器件II呈现出纯蓝色发光,CIE色坐标为(0.18,0.21),且电流效率高达3.84 cd/A;而以全碳杂蒽11作为发光层的器件VII则表现出黄绿色发光,其CIE色坐标为(0.41,0.42)。(3)以硼化反应、烯烃复分解以及氧化脱氢反应为关键步骤成功合成了硼氮杂咔唑。通过对硼氮杂咔唑反应性能的研究,发现硼氮杂咔唑6可进行区域选择性的溴化反应。初步研究表明溴化的硼氮杂咔唑可以与苯硼酸进行金属催化的Suzuki偶联反应。同时,性质研究表明硼氮杂咔唑的吸收和发射光谱相对于全碳咔唑有一定程度的红移。总之,本论文合成了一系列硼氮杂多环芳烃及其衍生物,丰富了硼氮杂芳烃的种类,并详细研究了它们的光物理性质,为硼氮杂多环芳烃的应用提供了一定的实验依据。