苝系衍生物具有优异的光、热和化学稳定性,对从可见区到红外区的光有很强的吸收,是一类性能特异的分子电子学材料,在激光材料、荧光探针分子、液晶显示材料、电致发光器件、场效应晶体管及太阳能电池等方面有着广泛的应用,对它们的发光性质及其他光物理性质的研究一直以来都是异常活跃的课题。本文设计并合成了一系列新颖的基于苝的荧光开关和有机磁体,并对其光化学性质和磁性质作了研究。论文主要包括以下内容:第一章:概述了苝系衍生物的合成、性质及应用研究;自由基的产生、危害及检测方法;有机磁体的发现、研究进展及意义。将高荧光量子产率的3,4:9,10-苝四羧酸二酐设计并修饰成带稳定氮氧自由基的新颖的荧光开关和有机磁体为本文的主要创新点。第二章:我们以较高的产率设计并合成了一系列新颖的基于苝的荧光开关,研究表明,高荧光量子效率的苝二酰亚胺衍生物可以通过光诱导电子转移效应被共价联接的氮氧自由基有效促灭,也可以在活性氢或羟自由基存在下破坏氮氧自由基而使荧光开关打开。该类荧光探针分子具有细胞渗透性,能有效地进入神经细胞,并且激发波长在500 nm以上,可有效地减弱生物体系背景荧光的干扰。第三章:我们设计并合成了一系列新颖的基于苝的自由基,并对其磁性质进行了初步研究,期望通过苝系衍生物的有序排列获得新的磁性质。