紫精类杂化材料由于其迷人的拓扑结构和潜在的应用前景得到人们广泛的关注,特别是在智能响应材料,光切换,传感,电化学器件,非线性光学以及太阳能电池等方面都得到了很好的体现。我们将紫精衍生物配体作为活性基团引入到有机-无机杂化框架结构中,表现出优异的变色性能。作为一类优良的电子受体,在外界刺激源作用下,与供体相互作用发生电子转移,表现出可逆的氧化还原反应,其氧化态和还原态分别呈现出不同的颜色变化。本论文合理设计了三种不同类型的紫精衍生物功能化配体,分别与主族金属、过渡金属和镧系金属离子进行自组装合成了十例无机-有机杂化化合物,并分别研究其变色性能与原理。主要分为以下五个部分:一、简要介绍了紫精类变色材料的研究背景、应用及分类,系统地介绍了该类材料从单一刺激源到多重刺激源的发展历程。同时,还详细地介绍了紫精衍生物设计与自组装的理论知识,进一步阐述了该类化合物的变色原理。二、选用对称的紫精羧酸配体H₂bpybcCl₂合成了两例结构新颖的配合物:[Zn₇（Bpybc）₃（o-BDC）₆]·2NO₃·6H₂O（1）和[MnCl₂（bpybc）]·4H₂O（2）。1是具有类Anderson金属簇的罕见七重穿插的三维金属框架结构,惊奇的是,该化合物能够高稳定性、高灵敏性、可视化地响应紫外光、软X射线、温度和电场等多种外界刺激,并能够选择性传感多种有机胺小分子。这种优良的变色性能主要是由于框架中类Anderson金属簇含有丰富的富电子基团,有利于电子供体和紫精电子受体之间产生强烈的相互作用,进而能够形成多个电子转移通道,从而实现在多种外界刺激下发生电子转移的着色反应。而配合物2具有一维Zig链状框架结构,值得注意的是,它只有在惰性气氛和365 nm紫外光照射下,才会表现出快速着色行为,着色体2’遇到氧气会迅速褪色,这种变色行为预示着2在O₂检测器、分子开关等方面有着潜在的应用。三、选用非对称的紫精羧酸配体H₂ipbpCl为光敏基团,合成了六例新型功能性化合物,其中三个化合物是通过分子间相互作用自组装而形成的:[Hipbp·H₂O]（3）,[Hipbp·2H₂O]（4）和[（Hipbp）·（o-H₂BDC）·H₂O)]（5）。而其余三个化合物则是通过引入主族金属或镧系金属自组装成金属有机配合物,[Mg₂（ipbp）₂（BDC）（H₂O）₉]（6）,[La（NO₃）₂（ipbp）（H₂O）]（7）和[Eu₂（NO₃）₂（ipbp）₂（m-BDC）（H₂O）₂]·H₂O（8）。其中,化合物3、5和6都表现出快速响应紫外光的行为,而化合物4、7和8在不同外界刺激下都不会引起颜色变化。其中化合物3和4都是只含有ipbp缺电子配体和游离水分子,一般来说供电子基团是羧基氧原子、卤素原子或拟卤素原子。3和4中羧基氧原子与紫精配体中N的距离太长,无法完成光诱导电子转移,但是3仍然表现出高灵敏响应紫外光,经深入分析结构,3中晶格水分子O与紫精配体N的距离合适,而4的距离太长,这应该就是只有3具有快速光致变色行为的原因,同时强有力证明了晶格水分子也可作为电子供体。有趣的是,3还表现出优良的二阶非线性光学（NLO）光切换性能,变色前后的倍频比高达6.42倍,表明了3在分子开光、数据存储和强光防护等领域具有潜在的应用价值。四、主要选用半刚性的紫精羧酸配体[m-H₂bpybc]Cl₂和过渡金属自组装合成了两例新颖的配位聚合物:[Cd（m-bpybc）（BDC）（H₂O）]（9）和Mn₂Cl₄（m-bpybc）（H₂O）₄（10）。化合物9具有可逆的光致变色行为,能够高灵敏响应紫外光和自然光,更为惊喜的是,还能够快速响应软硬X射线,着色后可在黑暗、空气气氛下长期放置或在120℃加热条件下发生褪色反应。因此,9是一种优良的光响应（特别是能够响应软硬X射线）智能材料。而化合物10只有在紫外光诱导下才具有光致变色行为,且着色过程相当缓慢。五、对我的工作进行总结并对本课题的研究前景作出展望。