七元环嵌入的稠环芳烃由于其动态结构、电子结构特性、芳香性和丰富的堆积模式等,引起了科学家越来越多的关注。缺陷七元环构建单元不仅在共轭骨架中引入负曲率的曲面结构,且因其缺陷性质调控了分子的物理性质,并在有机半导体材料、发光材料和刺激-响应材料中逐渐展示出应用潜力。然,共轭体系中精准构筑七元环的难度仍然比较大,受限于立体选择性的环化方法。此外,七元环嵌入的多环芳烃的种类较少,限制了其物性的深入研究。在本文中,我们设计合成了具有新型拓扑结构的含七元环的稠环芳烃化合物,获得了两款七元环嵌入的共轭分子及其杂稠化分子（BDBP和Per-TA-OH）,并系统地研究了它们的电子结构与性质。本文主要内容如下:1)以二溴取代苝为原料,通过Suzuki反应、NBS溴代反应和分子内钯催化C-H芳基化反应,高效构建了含七元环的稠环芳烃BDBP。实验和理论计算表明,化合物BDBP具有良好的氧化还原能力,如可逆的两个氧化峰与可逆的还原峰,以及激发态辐射发光性质,如溶液中的绝对荧光量子产率达86%。这可能与BDBP的刚性共轭体系相关,减少了分子的内转换和外转换等非辐射跃迁的能量损失。2)化学氧化BDBP,分别获得了稳定的单自由基阳离子BDBP·+和双阳离子BDBP2+。在此基础上,系统地研究了不同氧化态的电子结构、构型和芳香性等变化。研究结果显示,BDBP和BDBP2+的构型类似,呈现出反式鞍形共轭骨架结构,晶胞中也发现存在手性对应异构体。此外,它们的分子间作用力不同,导致BDBP和BDBP2+的堆积方式差异,前者具有同手性堆积序列,后者对映异构体分子之间重叠滑移堆积。另外,芳香性和键长分析表明,氧化过程中富电子苝核相对于七元碳环更容易失去电子,所以不同氧化态下,七元环所导致的负曲面构型可基本保持。3)以苝核为母体,Pd催化芳基C-H环化构建了新型的硫杂薁的多环芳烃（Per-TA-OH）。硫杂稠单元的嵌入,调节了化合物的电子结构及其物理性质。相对于其未稠合前体,Per-TA-OH的光学吸收与发射均发生较大的红移,这与分子共轭延伸,以及HOMO-LUMO能级带隙减小相关联。值得一提是,Per-TA-OH具有双波发射的性质。这些研究丰富了缺陷环调控的共轭分子体系,也为发展新型功能材料提供了理论基础和新思路。