闭式十二顶点碳硼烷有着热力学稳定、几何对称、特殊电性质,高的硼含量以及低生物毒性等优良的性质,许多年以来在功能材料以及生物医药领域均被视作为优异的构键单元。其中,作为光学材料受到越来越多的关注。这一应用主要是利用碳硼烷碳端强的拉电子性质和刚性结构来调控经典有机物、聚合物和配合物的光学性能。关于碳硼烷硼端取代的衍生物,对于光学性质的影响的报导却极为罕见。另外一方面,迄今为止,关于光学的调控主要集中在溶液中的单光子性质,固态发光以及双光子材料的研究却非常少见。碳硼烷材料的发展,离不开碳硼烷的功能化。通过去质子化实现碳端取代从碳硼烷发现以来就已经实现,并且被广泛沿用至今。相比之下作为碳硼烷修饰的一个重要分支,硼端的取代却开发的很少,主要原因是B-H键酸性很弱,碳硼烷笼上存在多个化学环境相同的B-H键以及可修饰基团种有限。这些限制因素给这一领域带来了巨大的挑战性,极大地阻碍了碳硼烷及其衍生物性质的探讨与研究。基于这样的现状,我们利用9-碘代-邻-碳硼烷(或者9-碘代-间-碳硼烷)与4-苯乙烯溴化镁格氏试剂在钯的催化下,合成含端烯的碳硼烷硼端衍生物。另一方面,邻碳硼烷(或者间碳硼烷)去质子化后,与4-碘苯乙烯反应,制得含端烯的碳硼烷碳端衍生物。再通过Heck反应,端烯与三(4-碘苯)胺偶联分别形成三齿的碳硼烷硼端和碳端的黄色有机物。研究表明,这类有机物不但单光子性质突出,双光子性质也比不含碳硼烷的平行底物优异。通过实验证实,碳硼烷的引入,不论是硼酸还是碳端,也不论是邻位碳硼烷还是间位碳硼烷,双光子性质都明显提高许多。其中,以间位碳端的衍生物的双光子截面积最大。这一化合物不但具有比较大的双光子截面积,而且毒性还很低,所以,我们成功得到高质量的单、双光子细胞成像图,值得一提的是,我们还首次观察到清晰的碳硼烷衍生物的三维的双光子细胞成像图。正如上文提到的碳硼烷的C-H键有一定的酸性,一般制备碳端的衍生物都从通过去质子化开始的。这同时给我们的启示C-H的H是个很好的氢键给体。我们设计合成一系列单取代碳端的离子型的铱配合物,希望能利用C-H键上的H与阴离子构建氢键,从而达到通过阴阳离子间的作用来实现光学的调控的目的。首先,我们以甲醛碳硼烷(邻、间和对三种异构体)与锂化后的4,4’-二甲基-2,2’-联吡啶偶联,再脱水后得到碳硼烷与联吡啶通过烯烃偶联的产物。再合成一系列含不同阴离子的铱的配合物。晶体结构得出,含碳硼烷的配合物都有很规则的堆积,即:阳离子形成一系列孔穴,阴离子通过氢键的作用,被固定在这些孔穴中。但是,不含碳硼烷的底物就没有这种规则的堆积。光学实验表明,碳硼烷的引入能使得配合物有较强的固态磷光,并且,阴离子形成氢键的能力直接影响固体磷光的强度。同时,阴离子的体积也能调控固体发光。结合晶体结构的特征及核磁的动态滴定实验,我们得出,碳硼烷的Ccar-H…X的形成有否是影响固态磷光发光与否的最根本原因,当然,碳硼烷的刚性结构和大的位阻特征,也起到一定的辅助作用。