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三阶非线性光学材料是当前有机功能材料的前沿研究课题之一,它可以广泛用于光通信、光计算、光存储、激光医疗和激光武器等领域。论文在阅读文献和分析非线性光学效应及产生原理的基础上,论述了材料分子设计、结构与性能关系等研究进展;分析了材料的三阶非线性光学性能参数和测试方法。分子设计并合成了四大系列,21个二茂铁金属有机色素三阶非线性光学材料,其中11个为未见报道的新结构。研究了主要合成反应及机理过程。通过1H NMR, MS和UV吸收光谱论证了目标化合物的结构,考查了关键合成反应的工艺条件。以二茂铁、原甲酸三乙酯为原料,经甲酰化反应合成二茂铁甲醛并与胺缩合,设计并合成了16个具有电子供吸体系共轭结构的席夫碱型二茂铁金属有机功能色素。考查并优化了2-氨基-6-硝基苯并噻唑与二茂铁甲醛缩合的反应条件,筛选了催化剂、溶剂,得出以碱性Al2O3为催化剂,在回流温度下,以二甲苯为溶剂,产物收率达59.1%,同时考察了不同的取代胺对反应收率的影响,发现取代胺上的官能团吸电子性越强,产物收率越高。高频振荡技术是采用高能球磨的方法,以机械能来诱发化学反应,反应物分子之间的碰撞更为直接、有效,提高了反应的效率,特别适用于稠环胺与二茂铁甲醛的反应,收率达25.4-97.2%。比较了1-二茂铁基2-（2’-甲酰基噻吩基）乙烯的合成路线,分析合成过程,选择以正丁基锂化,再甲酰化的路线合成1-二茂铁基-2-（2’-甲酰基噻吩基）乙烯。采用醛胺缩合原理合成4个苯醌、萘醌系的二茂铁金属有机功能色素。考查了二茂铁二甲醛的不同合成路线,分析比较了氧化法与取代法,在合成二茂铁二甲醛的基础上,用醛胺缩合的原理合成了1种新的对称型的二茂铁金属有机功能色素。分析简并四频波法及其测试原理,测定了6个含乙烯基的二茂铁金属有机功能色素,其三阶非线性极化率χ（3）值2.55-3.78×10-13esu,分子二阶超极化率γ值2.42-3.60×10-3esu,响应时间5198fs。4个席夫碱型的二茂铁金属有机功能色素,其三阶非线性极化率χ（3）值2.213.32×10-13 esu,分子二阶超极化率γ值2.103.15×10-31 esu,响应时间4263fs。