摘要
有机光电材料是具有光子和电子的产生、转换和传输特性，并可以用于光电子领域的有机半导体材料。按照功能可分为有机电致发光材料、光折变材料、太阳能电池材料、导电材料、光敏材料、能量转换材料等。它们一般具有π-共轭结构;具有结构多样性，便于调控材料性能，光电响应速度快，存储密度高，易于加工，可大面积制备和制作柔性器件等优点;甚至有可能实现控制分子尺寸上的电子运动。因此，广泛应用于有机发光二极管、有机场效应管、有机太阳能电池和有机存储器等领域。 咔唑及其衍生物是一类非常重要的含氮芳杂环化合物，结构上含有特殊的刚性稠环;具有成本低廉、特殊的光电性能和生物活性的特点，符合作为有机光电功能材料的要求。咔唑分子本身拥有较大的共轭体系，有很强的分子内电子转移能力;易于在3，6，9位引入多种取代基团或官能团，从而进行化学修饰，调控其性质。同时，咔唑及其衍生物还普遍具有良好的热稳定性，显示出其在器件制作和功能材料上的优势。 螺烯也称螺旋烃，是芳香环彼此以邻位稠合的具有扭曲、共轭的螺旋结构的多环芳香化物。基于咔唑的螺烯化合物，在发光性质方面，螺烯的扭曲且非平面螺旋结构阻止了密堆积作用，大大减弱了激发态荧光淬灭的效应;螺烯的多稠环几何构型，有效扩展了分子的π共轭体系，平衡了发光效率和载流子传输。因此，咔唑类螺烯化合物具有优秀的光电性质，广泛应用在手性合成、手性光学材料、手性催化剂、液晶材料等领域。光化学反应是物质在可见光或紫外光的照射下，就能够发生化学反应的一类合成方法，是制备螺烯化合物的重要方法之一;具有环保清洁，反应条件温和，无需进行基团保护等优点;具有热化学方法或其他催化方法所无法代替的作用。 以咔唑为原料，经过多步化学合成反应后，通过光化学合成方法，合成了两个系列的咔唑类衍生物，并对其进行了核磁共振（1H谱、13C谱）、红外、元素分析、质谱(TOF)等详细的测试和表征，确定其化学组成及结构。通过热重-差热测试，表明咔唑衍生物具有良好的热稳定性;通过紫外-可见和荧光测试及量化计算，分析了其光学性质及光谱跃迁产生的原因;通过循环伏安法分别测量了氧化-还原峰位，确定了化合物分子的HOMO、LUMO能级。通过X-射线衍射法测定了化合物的晶体结构，并对其结构进行了详细的解析，分析了其分子间作用力、分子的排列堆积，计算了扭转角、螺旋度和填充率等;并进一步的从晶体工程学角度分析探讨了结构与性质之间的关系。通过对两个系列化合物的晶体结构、光学和热学性质方面的对比分析，探讨了取代基对物质的结构及光物理物质性质的影响。
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