氮杂稠环共轭分子由于良好的环境和热稳定性、优异的光电性能,在有机光电器件、超分子自组装材料、荧光检测等领域有着广泛的应用。发展高效的合成方法,制备新型的氮杂稠环共轭分子及其聚合物,一直受到研究者们的关注。本论文以Bischler-Napieralski关环反应为关键步骤,围绕氮杂稠环共轭(大)分子的结构设计、合成方法、光物理性质及自组装性质展开了一系列工作:(1)针对目前具有大π结构的1,10-邻菲罗啉衍生物的合成方法有限、反应条件苛刻等问题,通过酰胺前体的合理设计和合成条件的优化,将BischlerNapieralski关环反应成功拓展至稠环1,10-邻菲罗啉衍生物的合成上,制备了侧链为叔丁基的噻吩稠合的邻菲罗啉衍生物;研究了目标化合物的结构、光电性质和金属离子响应性能,发现这是一类潜在的金属离子响应型材料。这部分研究为已有方法难以制备3,4,7,8位π扩展的可溶性稠环邻菲罗啉衍生物提供了新的、高效的合成方法,为制备相应的共轭聚合物奠定基础。(2)结合Suzuki-Miyaura-Schlüter聚合反应,将第一部分发展的噻吩稠合的邻菲罗啉单体引入到共轭聚合物主链中,合成了油溶性及水溶性交替共聚合物。研究了聚合物的光物理性质、质子和金属离子响应性质,表明这些共轭聚合物有望成为一类有效的荧光化学传感材料。(3)设计合成了以芘为核的双酰胺前体,通过Bischler-Napieralski关环反应合成了一组双氮杂稠环共轭刚性分子,证明这一反应适用于具有更大共轭平面的氮杂稠环芳烃的合成。将这组大共轭分子应用于有机凝胶体系,发现在强的π-π堆积和范德华力的协同作用下,两个直链烷基取代的分子在多种有机溶剂中自组装形成超分子凝胶。此外,由于共轭骨架上氮原子的存在,这类分子在溶液态,凝胶态和固态都能对三氟乙酸产生灵敏的响应。(4)设计合成了以噻吩稠合的1,10-邻菲罗啉(及其类似物)为核、外侧含有烷基酰胺的coil-rod-coil型分子。研究了这些分子的溶液自组装行为,发现其在溶液中自组装形成有序的低维纳米结构,并讨论了中间刚性基元对自组装形貌的影响。此外,由于邻菲罗啉(及其类似物)核上氮原子的存在,这类分子易质子化,其溶液的紫外可见吸收和发射光谱对酸呈现可逆的响应性。