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有机光电功能材料己广泛应用于有机发光二极管、太阳能电池、场效应传感器、分子开关等方面,与传统无机材料相比具有材料柔韧性好、成本低廉、易于加工等多方面的优点。噻吩类化合物氧化为噻吩-S,S-二氧化物主要有两个方面的性质:通过提高电子亲合势得到易于还原的n型材料分子;固态光致发光效率与前体相比有较大增加可应用于有机发光二极管及光激发器件上。在本论文中,我们以富电子的硫取代Sumanene为底物,在研究其化学反应活性的基础上,通过氧化修饰设计并制备了具有电子给体-电子受体(Donor-Acceptor,简称D-A)结构的共轭杂环体系分子,以及基于这些分子的复合物,并对它们的性质进行了研究。本论文各章内容如下:在第一章中,首先简要介绍了有机半导体的分类和设计。然后简要地介绍了基于噻吩-S,S-二氧化物的功能分子的研究状况。最后,我们提出了本论文的设计思路及研究内容。在第二章中,我们以碗状分子硫取代sumanene为研究对象,根据硫取代sumanene的富电子和环张力特性设计了两条氧化路线,并实现了其选择性氧化。(1)当选用双氧水做氧化剂并加入过量时,得到了硫原子被全部氧化为砜的氧化产物。(2)当采用过氧硫酸氢钾复合盐(Oxone)为氧化剂时,得到了硫取代sumanene外围苯环氧化开环后的氧化产物。氧化开环的动力可能来自于富电子的硫桥键和烷氧基与苯环开环释放环张力协同作用。基于氧化开环产物,我们制备了具有D-A结构的[5-6-7]稠和杂环化合物,其可以通过缩合反应等衍生出更多的具有D-A结构的稠和杂环化合物。在第三章中,我们系统地研究了硫取代Sumanene的氧化产物的结构及光物理性质。当硫取代Sumanene氧化开环得到具有D-A结构的稠和杂环化合物时,吸收峰明显红移并出现新的吸收带,此类化合物在发射光谱上呈现出明显的溶致变色效应,随着溶剂极性增大,其发射峰位置发生红移。含有氧化噻吩单元的硫取代Sumanene衍生物与富电子的苯并菲形成了组合比为1:1的混合结晶。通过粉末单晶X射线衍射分析,这些复合物中均采取与共晶相同的空间堆积方式。同时X射线衍射分析数据显示硫取代Sumanene在氧化之后由碗状分子变为平面结构。复合物与单体相比,其发射光谱明显红移,意味着存在分子间的电荷转移。