非线性光学材料是光子技术的倍频、调制、开关、存储、限幅等光信息处理元器件的关键材料。与无机非线性光学材料相比，有机/聚合物非线性光学材料具有非线性系数高，响应波段宽，响应速度快，光学损伤阈值高，易于在分子层次上进行组装等优点。因而有机/聚合物非线性光学材料的设计、合成和应用一直受到广泛的关注。　　 在有机和聚合物非线性光学材料的设计中，一直存在着两个挑战性的问题，即解决发色团的非线性与光学透明性之间的矛盾和材料的宏观非线性与热稳定的矛盾。为了解决这些问题，在本课题组前面工作的基础上，设计并合成了多个系列有机非线性光学发色团和聚合物，并研究了它们的光物理性质。全文主要分为四个部分：　　 1.设计合成了一系列含有两个D-π-A单元非共轭同向并联组合的二阶非线性光学发色团(H型发色团)和与之相对应的含单个D-π-A单元的发色团。为了提高发色团的综合性能，在以9，10-二氢蒽为骨架的分子中，苯环和烯键为共轭桥，溴、三氟甲基、硝基或腈基为电子受体，甲氧基为电子给体，并在苯环两侧引入三个碳的烷烃链。H型发色团的合成从1，8-二羟基.9，10-蒽醌开始，经八步反应得到。用锌粉在碱性条件下还原1，8-二羟基.9，10-二氢蒽，经3-氯丙烯醚化、Claisen重排、碘甲烷甲醚化后，得到对称结构的2，7-二烯丙基-1，8-二甲氧基-9，10-二氢蒽。后者经过硼氢化-氧化反应、溴代、再通过Rieche反应在苯环上引入醛基，得到二醛化合物2-10。化合物2-10与三苯基膦和四溴化碳在0℃经Corey-Fuchs反应得到化合物2-11；与4-二氟甲基苄基膦酸二乙酯(2-3)和叔丁醇钾经Horner-Wadsworth-Emmons反应制得化合物2-12；与硝基甲烷在NH4Ac/HAc催化下于80-90℃进行Knoevenagel缩合得到化合物2-13；与丙二腈在PPh3催化下于75-80℃进行Knoevenagel缩合得到化合物2-14。八步反应总产率为8.05％～16.3%。另外，从原料苯酚开始，通过近似路线合成了四个与H型发色团相对应的含单个D-π-A单元的发色团2-23、2-24、2-25、2-26，九步反应总产率为8.33%～10.5%。紫外-可见吸收光谱研究结果显示所有发色团的最大吸收波长均小于335nm且在400nm以上无明显吸收，这表明它们具有良好的光学透明度。通过溶致变色法测定了H型发色团2-11～2-14及对应含单个D-π-A单元发色团2-23～2-26的分子一阶超极化率，由于H型发色团中两个D-π-A单元的同向非共轭并联，它们的一阶超极化率μβ分别是相对应的含单个D-π-A单元发色团的2.9至3.8倍，每个D-π-A单元μβ值增大至单个D-π-A单元的1.5至1.9倍，并且紫外-可见最大吸收波长只红移了0～1.0nm。　　 2.通过亲核取代反应，将合成的H型发色团2-11～2-12和含单个D-π-A单元的发色团2-23～2-24分别与4，4’-(六氟亚异丙基)二邻苯二甲酰亚胺缩聚生成主链聚酰亚胺P3-1、P3-2、P3-4、P3-5。将化合物2-10和2-22分别与4，4’-(六氟亚异丙基)二邻苯二甲酰亚胺缩聚生成聚酰亚胺P3-7、P3-8，再分别与硝基甲烷在哌啶催化下通过Knoevenagel缩合制得主链聚酰亚胺P3-3、P3-6。它们的结构经1H NMR，13C NMR图谱鉴定确认。GPC测定的分子量分布表明它们是寡聚物，在有机溶剂中具有良好的溶解度，TGA测定和紫外-可见光谱研究结果表明它们有较高的热稳定性(Tg=259-316℃，Td=355-463℃)和良好的光学透明性(λmax<400nm，且在500nm以上无吸收)。　　 3.通过Knoevenagel缩合反应或重氮化偶联反应，成功合成了一系列具有不同电子受体的双-(2-氯乙基)取代的芳基偶氮NLO发色团4-4a～4-4e。将所合成的发色团与4，4’-(六氟亚异丙基)二邻苯二甲酰亚胺缩聚得到了一系列含芳基偶氮发色团的含氟聚酰亚胺P4-a～P4-e。研究表明它们具有较高的热稳定性和较好的透光性。Z-扫描技术测定表明含对硝基苯并噻唑偶氮苯和对硝基苯偶氮苯发色团的聚合物P4-b和P4-c有着较大的三阶非线性吸收系数和非线性折射率。　　 4.从1，3，5-三甲基均三嗪和3，4，5-三甲氧基苯甲醛开始，通过Horner-Wadsworth-Emmons反应和Knoevenagel缩合等五步反应，合成了以1，3，5-三甲基均三嗪为吸电子内核、芴为共轭桥、3，4，5-三甲氧基苯为末端给电子基团的八极双光子吸收发色团，五步反应总收率为18.9%。从方酸和N-甲基吡咯醛开始，通过Horner-Wadsworth-Emmons反应等五步反应，合成了以方酸为吸电子内核、N-甲基吡咯为共轭桥、三苯胺或甲氧基苯为末端给电子基团的D-π-A-π-D型双光子吸收发色团。