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新型有机半导体功能分子的设计与合成是有机半导体功能分子材料和器件研究的基础。苝及苝酰亚胺类化合物是引起广泛关注的两类重要功能分子体系，围绕这两类分子的化学修饰和功能化研究对新型有机功能分子材料体系的发展具有十分重要的意义。本论文以吡咯稠合苝或苝酰亚胺为基本结构功能单元，通过自下而上的有机合成方法，设计合成了一系列具有新颖结构和独特性质的有机半导体功能分子，并系统深入地研究了结构/性能构效关系。主要研究内容如下：
1)以吡咯稠合苝为基本构筑单元，通过DDQ/Sc(OTf)3体系下的偶联关环反应，简单高效地合成了可加工的和具有液晶行为的二联吡咯稠合苝；通过对合成方法的进一步改进，实现了三联吡咯稠合苝的合成。结合理论计算，系统地总结了吡咯稠合苝、二联吡咯稠合苝和三联吡咯稠合苝的结构、光电性质、轨道能级的变化规律，为进一步地预测和研究具有更多吡咯稠合苝单元的p－型类石墨烯纳米带的结构和性质，及在有机半导体功能分子器件上的应用打下基础。
2)通过铜参与的卤代苝酰亚胺与碘代全氟烷基链之间的交叉偶联反应，简单高效地将全氟烷基链引入到苝酰亚胺的bay位上。深入研究了全氟烷基链在bay位上的个数及位置对苝酰亚胺光电性质及自组装行为的影响。同时发现通过铜参与的C－H键活化反应，可以实现无任何取代基的缺电子功能分子体系(苝酰亚胺和萘酰亚胺)和富电子体系(萘、芘、苝)的定位全氟烷基化，进一步拓展了全氟烷基链功能化共轭体系分子的高效合成方法。
晶体结构显示，全氟烷基链的引入使得苝酰亚胺的母核发生一定程度的扭曲，但仍可以形成紧密有序的柱状排列，从而为电荷的有效传输提供通道。同时，母核上全氟烷基链的个数及位置对苝酰亚胺的自组装行为有较大影响。场效应性能的研究结果表明，核上全氟烷基链取代的苝酰亚胺是一种新型的在空气中具有很好的稳定性和电子迁移率的n－型有机半导体材料。