构建结构规整、性能可控的新型有机半导体并研究其光电性能近些年来受到广泛关注。这对合成工作者而言是一种技术上的挑战,对器件工作者又提供了原料支持和较大选择,因此,这一领域备受科学家关注。例如在电致发光和非线性光学领域,以有机材料为基础构建的器件及其性能都有突破性进展。扭曲并苯(Twistacenes)分子与并苯分子相比,可以有效地抑制固体状态下的分子的π-π堆积,并且分子保持了良好的光电性能。但是,这类分子如果积聚到一定长度,分子的稳定性大大降低。为此,我们可以将氧杂环如呋喃、吡喃等引入扭曲并苯主体骨架可进一步提高分子的溶解度、抗氧化能力和电子传输能力,这样所构建分子在非线性光学和电致发光可能具有独特性能。顺应这一思路,我们开展了相关工作,主要研究内容如下:(1)利用Sonogashira反应和碘环化反应合成了不同官能团氟苯基、甲氧苯基和三苯胺基炔基修饰的扭曲并苯3及其环化的呋喃并苯衍生物5/D5c。在对分子全面表征的基础上探究了不同取代基对化合物空间排布和光电性质的影响。通过Z-scan技术研究了中间体分子3和环化产物5/D5c的三阶非线性光学性质,探究了引入呋喃环对分子TPA活性的影响。扭曲并苯3显示出双光子吸收,TPA截面在561-1464 GM范围内,环化的呋喃并苯分子5a/D5c具有更大的截面值,特别是D5c的TPA截面值达到5732 GM,明显的高于环化的呋喃并苯5a和5b。可见,呋喃环的引入有助于增强TPA活性。此外,以分子5a和D5c为发光层,制备的器件分别呈现出亮蓝色和绿色电致发光。(2)设计合成一系列对称或不对称的芘/菲环化呋喃修饰的蒽衍生物。通过核磁共振谱、MALDI-TOF/HR质谱证明其结构正确。菲并[9,10-b]苯并呋喃11、14和芘并[4,5-b]苯并呋喃修饰的蒽衍生物化合物16在溶液中发出强烈的蓝光并具有良好的热稳定性。将化合物14、16蒸镀后,作为发光层,制备的电子器件能够发出白光。这一偶然发现为设计合成呋喃功能化稠环分子以及开发这类分子的电致发光性能提供了新思路。(3)在前面工作的基础上,我们又设计合成了吡喃或氮杂环嵌入芘/萘修饰的扭曲并苯分子,通过红外光谱、核磁共振谱、MALDI-TOF/HR质谱、X-ray单晶衍射证明所得分子结构正确。紫外可见吸收光谱和荧光光谱研究发现这类分子能够在溶液中发出蓝色荧光。此外,应用循环伏安法和TGA测试表征了分子的电学和热学性能。注意到,氮杂环引入后,分子的给电子能力大大增强,因此,用分子21与受体分子连接,构建了新型的TADF材料。其基本性能测试和电致发光性能正在表征。