萘酰亚胺衍生物(NDIs)是一类缺电子型有机染料,近年来由于在分子识别与传感、阴离子绑定与输运、有机场效应晶体管、生物医药以及分子催化等领域的潜在应用,受到广泛关注。对于这些应用,大多数与萘酰亚胺π-共轭体系的缺电子性(π-酸性)有关,而后者可以可通过在其亚胺位置和萘周环引入取代基(萘周环取代萘酰亚胺衍生物,简称cNDIs)进行调控。其中,亚胺位置引入的取代基主要对其溶解度与固态分子堆积等有影响,而萘周环引入的取代基则主要影响其电子结构(电子吸收光谱),进而实现对π-酸性的调控。此外,在固态中,萘酰亚胺π-共轭体系的堆积方式、客体分子等也会影响其电子结构(电子吸收光谱)与π-酸性。为了更加深入了解对π-酸性萘酰亚胺衍生物的构-效关系,本论文设计合成了系列不同取代基的新型萘酰亚胺衍生物,对其晶体结构与光谱性质进行研究。同时,利用晶体工程的研究方法,研究在固相中的客体分子以及聚集形态等对萘酰亚胺衍生物的光谱性质的影响。在此基础上,筛选出几种合适的萘酰亚胺衍生物,对其催化性能进行初探。具体研究工作如下:1.以萘四甲酸酐为原料设计合成了 5种亚胺位置含有不同位阻与功能基团的周环无取代NDIs,12种萘周环含有不同位阻和推电子能力的取代基的cNDIs。同时,利用共结晶的方法,合成了 5种NDIs与不同客体分子的共晶化合物。对所得化合物(共晶物)进行核磁、质谱、单晶结构等表征与研究。2.萘酰亚胺衍生物的光谱性质研究。首先,详细地研究了亚胺位置上的取代基,萘周环上的取代基的推拉电子能力以及空间位阻等因素对萘酰亚胺衍生物的光谱性质的影响。其次,利用晶体工程的研究方法,研究了在固相中的客体分子以及聚集形态等对萘酰亚胺衍生物的光谱性质的影响。3.萘酰亚胺衍生物的催化性能初探。首先,考察了周环无取代NDIs对苯酚氧化反应的催化性能,筛选出了一种萘酰亚胺作为平面型π-酸电子转移有机催化剂,可以很好地催化2,6-二叔丁基苯酚的选择性C-C氧化偶联。更重要的是,通过控制反应温度,可以实现对反应产物分布进行调控。而且,该催化剂和稳定自由基化合物TEMPO协同使用,能够催化2,6-二取代苯酚的氧化反应生成取代对苯醌。其次,利用NDI和柱芳烃前驱体间的强的给受体相互作用,NDI可以作为选择性合成柱[6]芳烃的模板催化剂,这是首次发现萘酰亚胺衍生物可用于选择性合成这类多功能的大环化合物。