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设计合成结构新颖的噁二唑类化合物，研究分子结构及空间构型与荧光及液晶性质间的关系规律，开发目标化合物对过渡金属离子的识别及作为液晶显示等方面的基础应用研究具有重要意义。本文合成了侧链亚甲基和烷氧基链桥链的H型双噁二唑化合物(H1-6a-H1-6e，H6-7a--H6-7b)及基于杯[4]芳烃的H型双噁二唑化合物(M8a-M8c，Mlla--Mllb)。反应中间体和目标化合物的结构通过核磁共振氢谱、核磁共振碳谱、质谱进行了表征，目标化合物还通过元素分析和高分辨质谱进行充分表征，杯[4]芳烃关键中间体M4和目标化合物Mlla的结构还进一步通过X-射线单晶结构分析确证。
对于H1和H6两个系列化合物，重点研究了化合物末端取代基(CH3O-，-CH3，-H，-F及-CN)和中间桥链基团(-CH2-及-O(CH2)6O-)对紫外可见光谱及荧光光谱的影响。当末端基团为CH3O-或-CN时，相应化合物的紫外可见光谱及荧光光谱均发生红移；末端基团为-CN的化合物的量子产率显著降低，相应的斯托克斯位移也显著增大。侧链桥链亚甲基和烷氧基桥链基团对量子产率影响不大，但长的烷氧基桥链基团和亚甲基桥链基团相比，荧光发射最大波长显著红移。
本文另一部分研究工作，通过紫外可见光谱和荧光光谱考查了基于杯[4]芳烃的H型双嗯二唑化合物对过渡金属离子Cu2+、Mn2+、Cd2+、Ni2+、Pb2+、Zn2+的识别能力。研究发现，Cu2+使1，3-交替构型的杯[4]芳烃噁二唑类化合物Mlla和Mllb最大紫外可见光谱吸收峰蓝移，强度降低，伴随荧光淬灭，而其它金属离子对杯[4]芳烃噁二唑主体化合物的紫外-可见光谱及荧光光谱没有影响，说明该类化合物对于Cu2+选择识别能力具有专一性。和Mlla-Mllb相比，锥型构象的杯[4]芳烃噁二唑类化合物M8a、M8b、M8c对Cu2+也具有荧光识别能力，且具有专一性，但荧光淬灭强度较低，说明杯[4]芳烃的空间构型对于Cu2+的识别能力影响显著。
本文还通过示差描热分析(DSC)及偏光显微镜(POM)考查了H型及基于杯[4]芳烃的H型嗯二唑类化合物的液晶性质，并与相应的棒状单体化合物的液晶性质进行比较，讨论了结构性质关系规律。虽然本文中H型噁二唑类化合物均不具有液晶性质，但为今后设计合成新的H型噁二唑类液晶化合物提供了依据和参考。