液晶是组装体系的杰出代表,它是介于晶体和液体之间的一种中间相态,同时兼顾晶体的有序性和液体的流动性,既具有各向异性的物理性质,又容易对外界的作用力、磁场和电场等刺激做出响应,所以被广泛的应用于显示器、传感器和生命科学等领域。通过各种偶联反应将杂环芳香烃引入液晶分子骨架可以赋予液晶分子复杂的组装液晶相结构和优异的光电性质,从而得到性能优异的功能材料。第一章为基于芴酮和9-二氰基乙烯基芴的D-A-D型Polycatenar分子的设计、合成及性质研究。首先介绍了Polycatenar分子的定义和发展现状,其次分别介绍了芴酮噻吩化合物和9-二氰基乙烯基芴衍生物的研究现状,最后总结了芴酮和9-二氰基乙烯基芴衍生物的自组装研究进展。相关背景研究表明芴酮和9-二氰基乙烯基芴衍生物的研究主要集中在有机光伏材料方面,对其组装结构研究较少,但化合物的组装结构往往对其性质有重要影响,因此本章设计了以芴酮和9-二氰基乙烯基芴作为吸电子中心核,噻吩作为供电子基团的D-A-D型Polycantenar分子FOTE3/m和FMTE3/m,研究了化合物的液晶组装性质、光电性质、离子识别性质以及凝胶组装性质。研究表明随着烷基链的变化,除化合物FMTE3/10*和FOTE3/17*外其余化合物均能组装为柱状液晶相。通过小角X射线散射研究证明了化合物FOTE3/16和FMTE3/16自组装成Colhex/p6mm液晶相。随着羰基转变为二氰基乙烯基,化合物的紫外-可见吸收峰发生了明显红移,薄膜能隙减小,较低的能隙使其可以作为潜在的有机半导体材料。此外,化合物FMTE3/16可以在THF溶液中选择性检测CN-,化合物FMTE3/10*可以在乙酸乙酯中组装成具有螺旋结构的三维网络状凝胶。这种多功能材料在液晶显示器、有机光电材料、离子传感器和凝胶材料等方面具有广阔的应用前景。第二章为偶氮二茂铁分子的设计、合成及性质研究。首先介绍了偶氮苯和二茂铁基团的结构和应用领域,其次介绍了偶氮二茂铁小分子化合物的研究现状,最后介绍了偶氮二茂铁聚合物的研究现状。相关背景研究表明偶氮苯基团具有良好的光响应性,二茂铁基团具有良好的电化学响应性,将两种基团结合到同一分子内可以设计出具有多重刺激响应的功能材料。本章以Click反应作为关键步骤设计合成了偶氮二茂铁化合物Azo-Fc-m,研究化合物的热致性质、光电性质和凝胶组装性质。研究表明,由于化合物的分子共平面性较差,二茂铁基团位阻过大,分子间的π-π堆积作用受到抑制,化合物不具有液晶组装性质。化合物Azo-Fc-14在溶液中具有良好的光响应性,薄膜能隙为3.58 e V。化合物Azo-Fc-14还可以在乙酸乙酯:乙醇=5:1的溶液中组装成三维网络状凝胶。这种多功能材料在光开关、有机光电材料和凝胶材料等方面具有广阔的应用前景。第三章为二苯砜树枝状分子的设计、合成及性质研究。首先介绍了树枝状分子的发展现状,其次介绍了二苯砜衍生物的研究现状。本章以两次Click反应作为关键步骤设计合成了二代二苯砜酰胺化合物IIA4/10,研究化合物的热致组装性质、凝胶组装性质和离子识别性质,并与我们课题组之前合成的一代二苯砜酰胺化合物和二代二苯砜醚键化合物作对比。研究表明,化合物IIA4/10不具有液晶组装性质,但它具有比一代酰胺化合物和二代醚键化合物更高的熔点和结晶点。随着化合物树突的大量增加,化合物的凝胶形貌有序性更差。此外,化合物可以在CH3CN:CH2Cl2=2:1的混合溶液中选择性检测Cu2+,表明其具有作为高灵敏荧光化学传感器的应用潜力。第四章为论文的总结和展望。第五章为实验所用仪器和试剂以及化合物的合成步骤和谱图数据。