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环聚吲哚化合物主要是指环三聚吲哚和环四聚吲哚,本文所涉及到的结构类型包括三种,其结构如图1所示。本文以吲哚酮为前驱体,合成了系列环聚吲哚化合物,培养了单晶结构,研究了它们的非线性光学性质,主要成果如下：1.化合物的合成合成了四聚体化合物四个(TTr,TTr-Me4, TTr-Me3,TTr-Mel),其中三个为首次合成(TTr-Me4, TTr-Me3, TTr-Mel);首次合成环不对称三聚吲哚1个(isoTr-Ph);合成环对称三聚吲哚16个,其中14个为首次合成。几个典型化合物的结构如下：2.晶体结构获得了19种新的晶体结构,其中前驱体吲哚-2-酮类化合物结构5个,环对称三聚吲哚类结构11个,不对称三聚吲哚结构1个(isoTr-Ph3),环对称四聚吲哚晶体结构2个(TTr和TTr-Me4)。5-X-N-苯基吲哚酮类晶体,从I-1到I-3偶极矩依次为2.834 D(I-1,中心对称),1.951 D(I-2,中心对称),1.930 D(1-3,非中心对称),逐渐减小。晶体结构和偶极矩数据表明,小的偶极矩和大的分子间作用力是1-3形成非中心对称结构的原因。四聚体化合物TTr和TTr-Me4的晶体结构数据表明：吲哚基团间大的二面角是形成非中心对称的i4空间群的重要因素。理论优化结构和晶体结构进一步说明,氮原子上为氢的四聚体易于形成大的二面角,这为合成具有非中心对称结构的四聚体化合物提供了思路。晶体结构表明,三聚吲哚核具有良好的平面性,n-苯基化的三聚吲哚通常有两种分子构型,U,U,U型和u,u,d型。连接中心苯环与外围苯环的C-C键长的不同以及C-N键长的变化,说明了三种位置异构化合物采取了不同的电荷转移模式。3.线性和非线性光学性质吸收和荧光谱表明,环对称的四聚吲哚相对于三聚吲哚具有好的透光性,不对称三聚体(isoTr-Ph3)有强的荧光。还表明了在三种位置异构的环对称三聚吲哚化合物中,电荷转移能力的顺序为2,7,12-位取代化合物>3,8,13-位取代化合物>5,10,15-位取代化合物。三聚体Tr-Ph3和四聚体TTr展现了突出的宏观二阶非线性光学(NLO)性质,其SHG强度分别为5倍的KDP和11倍的KDP。尽管TTr的分子NLO系数β没有Tr-Ph3的大,但它表现出更强的宏观二阶NLO效应,这源于它的马鞍形SA4的对称性以及由此导致的,4空间群对称性。TTr的NLO性质给我们这样的启迪：它可以进一步成为一种有潜力的构建宏观NLO材料的中心核。三聚吲哚化合物双光子性质的研究表明,2,7,12-位取代化合物相对于3,8,13-位异构体有更好的双光子性质。4.主要创新点a.首次研究了四聚吲哚化合物的非线性光学性质并首次获得了TTr的晶体结构。TTr是首例分子和晶体同时具有S4对称性且具有显著宏观非线性光学性质的有机化合物。提出了设计合成具有宏观二阶NLO性质的四聚吲哚材料的思路。b.合成了环对称三聚吲哚化合物和环不对称三聚吲哚化合物,并研究了它们的结构和光物理性质,研究表明对称性是影响两者光谱性质的主要原因。c.合成了分子量为1618.6的三个大尺度环对称三聚吲哚化合物(互为异构体),研究了选位效应对环对称三聚吲哚化合物双光子性质的影响：2,7,12-位取代优于3,8,13-位取代。拓展了5,10,15-位取代三聚吲哚化合物的合成和性质研究。