双光子诱导荧光材料由于其良好的穿透性，高的空间选择性和分辨率，在生物显影、三维光存储、三维微加工等方面具有巨大的应用潜力，引起了人们极大的兴趣，是非线性领域应用范围最广的材料之一。嘧啶环具有较高的离子化电位及高的反应活性，很容易利用简单的反应对其进行修饰。更重要的是，嘧啶环作为DNA 四大碱基之一，具有很好的生物相容性和活性，在生物模拟、电致发光等方面具有广泛的研究背景。本文设计、合成了七种新型嘧啶衍生物，通过多种手段表征了它们的结构，从实验上研究了所得材料的单、双光子光学性质，并通过理论计算进行了验证，所得的一系列有价值的成果，将为此类双光子荧光材料的应用探索提供参考。主要研究内容如下：　　 1.通过对双光子荧光材料的研究历史、研究现状进行综述，对嘧啶类衍生物双光子荧光材料的研究可行性、前景、意义做了论述。在文献调研的基础上，选择嘧啶类衍生物为底物，设计七种目标化合物，以期得到具有大的双光子吸收截面的分子。　　 2.通过多步有机反应，高产率合成了所设计的目标化合物，并用红外、质谱、核磁、元素分析等手段对中间体和目标化合物进行了表征，通过单晶x-射线衍射解析了其中两种化合物的结构。发现该系列化合物中的苯乙烯共轭桥均为反式结构，且发现化合物的结构特点和堆积模式与2位取代基有很大的关系：随着2位取代基吸电子能力的增加，分子扭曲程度增加，平面性变差；其中，化合物Z7属于P21/c空间群，化合物Z10属于P212121非中心对称空间群，分子堆积呈现网状结构，这类分子可作为倍频晶体材料。　　 3.系统研究了所合成的嘧啶类衍生物的线性和非线性光学性质，研究结果表明，目标化合物在不同溶剂中都有很大的荧光量子产率，且单光子荧光量子产率随嘧啶2 位取代基吸电子能力的增强而提高；目标化合物还具有很强的非线性光学性质，且随着2 位取代基吸电子能力的增强，非线性光学效应增强。理论计算结果表明，主要出峰都归属于电子从HOMO 轨道到LUMO 轨道的跃迁，是供体（D）与受体（A）之间的作用，从理论上验证了D-π-A-π-D的构型能够加强电子流动，增大双光子吸收截面，提高双光子吸收活性的结论。