苝酰亚胺衍生物是五个苯环构成中心核,四周存在对称四个吸电子基团的大π电子共轭体系的化合物。由于具有较低的还原电势、展示较强的氧化性,在一定条件下能被还原剂还原为相应的阴离子自由基。这些阴离子自由基具有非常好的活性,能够形成不同的聚集体或引起新的化学反应。目前而言,苝酰亚胺衍生物阴离子自由基的研究仍较少,特别是自由基聚集体和基于自由基的化学反应仍是一个非常值得探索的研究课题。本文通过苯并苝二酰亚胺酸酐（BPDI）与五氟苯胺在不同溶液中反应,成功合成了五氟苯基苯并苝三酰亚胺（BPTI-5F）和J型的苯并苝三酰亚胺自由基π二聚体(π-[BPTI-5F]2^2-)。研究发现,此自由基π二聚体在DMF溶液中通过浓度和温度的调整,会发生由J型π二聚体转变为面对面的H型π二聚体。温度和结晶会影响二聚体中π键的长度,这种变化可在室温下保存并被探测。其次,BPTI-5F在DMF中加热,会有一新物质产生,并且随着反应的进行逐渐增多。通过研究发现这是由于BPTI-5F在DMF加热的情况下会产生大量的BPTI-5F阴离子自由基,此自由基活性较高,能够很快的与具有还原性物质DMF发生SN2亲核取代反应。我们对其机理进行了详细的研究并发现,DMF与氧所形成的中间体的氮原子会进攻BPTI-5F五氟苯基对位上的碳原子,进而迅速发生亲核取代反应生成对二甲胺四氟苯基取代苯并苝三酰亚胺（PDMBPTI-4F）。在此基础上,我们对产物PDMBPTI-4F进行了光物理性能测试并发现,其在各种有机溶液中均呈现出荧光淬灭的性质。结合计算结果发现,此化合物具有分子内电荷转移的性质。此外,为了扩宽亲核取代反应的应用范围,合成了结构较为简单的五氟苯基苝二酰亚胺（DBFPDI）,并发现其在DMF溶液中加热情况下,同样会与DMF发生亲核取代反应,并以此体系来探究取代基变化对亲核取代反应的影响。