变色材料是指在外界物理或化学刺激下,颜色发生可逆改变的一类功能材料,因其在日常生活与各类高科技领域的实际和潜在应用价值一直受到人们的广泛关注。紫精类化合物（1,1’-双取代4,4’联吡啶盐）具有良好的可逆氧化还原性能,并且在此过程中常伴随着非常明显的颜色变化。自上世纪七十年代以来,此类化合物在电致变色材料、光致变色材料、太阳能电池和生物体系等诸多方面的研究及应用日益受到重视。本论文中设计并合成了一系列紫精-双羧酸有机化合物,报道了首例由电子转移引发的可逆压致、水敏变色现象,同时通过对含不同结晶水化合物的系统研究,阐明了结构与性质之间的关系以及水对固态材料中电子转移过程的影响;此外,构筑了两例紫精双羧酸金属有机配位聚合物,所得材料在压、光、水敏变色及胺类化合物区分检测上表现出良好的性质。本论文的研究工作主要分为以下两部分:1.紫精-双羧酸有机化合物的合成、表征及其变色性质研究设计发展多功能、稳定的变色材料一直是变色材料领域研究的热点与挑战。拥有良好氧化还原性能的紫精类化合物具有潜在的变色能力,以其作为基础的结构单元可能会赋予材料新的可控多功能变色性质,因此我们合成了一系列紫精-双羧酸有机化合物,深入系统地研究了其变色性质以及结构-性质之间的关系。（1）合成了一例紫精-双羧酸内盐型晶体（p-bpybdc?6H₂O,1?6H₂O）,实验表明该化合物表现出稳定可逆的压致变色及水敏变色现象。原本浅黄色的晶体在高压下逐渐变为红色,卸压后变为绿色,室内常压下放置一段时间后最终又可恢复为黄色。通过紫外-可见光谱,X射线光电子能谱,电子顺磁共振以及DFT计算等分析表征手段,我们证实此化合物所表现出来的压致变色现象是由于压力引起的从羧基到吡啶基团的电子转移从而产生自由基,进而引起颜色的改变。此可逆的变色过程,并不涉及任何晶体学结构相变,而是由于压力强制性地缩短了晶体结构中潜在电子给体与受体之间的距离,引起电子转移。此外,电子转移也可以仅通过脱水来触发,不需要任何外界其他刺激的辅助（如光、电等）。此化合物不仅为紫精类化合物展示了新的变色现象,同时也是第一例由电子转移引发的有机压致、水敏变色材料。（2）合成了四个结晶水含量不同的两类赝多晶化合物,包括内盐系列（pbpybdc,1?x H₂O,x=0,2,6）和氯盐系列（[p-H₂bpvbdc]Cl₂,2?y H₂O,y=0,2,4）,通过比较同一系列化合物之间变色性质的异同,系统的研究了有结晶水干扰的结构与性质之间的关系,以及结晶水对紫精固态材料中电子转移过程的影响。实验结果表明,无论是氯盐还是内盐系列,含结晶水越多的化合物,其对光和压力所表现出的响应灵敏度越差。分析可知,结晶水并未作为电子给体直接参与电子转移过程,而是通过其独特的极性以及氢键生成能力改变了电子转移的能垒进而影响其过程。我们首次报道并阐明结晶水对固态紫精类化合物电子转移过程中的不利影响,这对紫精类变色材料的设计是非常有意义的。（3）将抗衡阴离子从Cl^-换为BF₄^-、PF₆^-和ClO₄^-离子,合成了三例晶体（2-BF4、2-PF6、2-Cl O4）;将双羧酸取代基从对位换到间位,合成了一例间位紫精-双羧酸有机晶体（[m-H₂bpvbdc]Cl₂,3）。通过比对不同化合物之间变色性质的异同,可知取代基位置的改变并没有对变色性质造成明显的影响,但抗衡阴离子的改变则对化合物性质影响较大。2.紫精-双羧酸金属有机配位聚合物的合成及其性质晶态金属有机材料,尤其是配位聚合物,已经成为设计多功能材料十分重要的平台。在对紫精-双羧酸有机化合物的合成与性质有了较为充分的认识后,我们以其作为有机配体,合成了两例金属有机配位聚合物晶体,并对它们的结构与性质进行了系统的研究。（1）以[p-H₂bpvbdc]Cl₂为配体,合成了一例金属Cd^II的配位聚合物（[Cd（pbpybdc）（NO3）2]?H₂O,4）,此化合物为首例由于电子转移而发生压致变色现象的金属有机配位聚合物。与原始配体相比,在变色压力点以及压力下的颜色两方面,该化合物的配位作用表现出一定的调控作用;而另外一个由相同配体及相同金属所得到的三维刚性结构的化合物5却无法表现出压致变色现象。因此,针对紫精类配位聚合物是否能够发生压致变色现象,我们提出了两个基本要素:一是要有合适的电子给体与受体距离,以提供潜在的电子转移途径;其次,结构要有适当的柔性,为进一步缩短电子给体与受体的距离提供可能性。此外,常压下化合物4也可表现出非常迅速的光致变色现象。（2）以[m-H₂bpvbdc]Cl₂作为配体,合成了一例金属Cd^II的配位聚合物（[Cd2Cl（m-bpybdc）2（H₂O）4]（NO3）3·7H₂O,6）。此化合物含有一维方形孔道,可表现出明显的光致、水敏变色现象,而且在检测挥发性胺类化合物方面有着出色的表现。尽管文献中也不乏对胺类物质检测的工作,但大多数无法进行有效的区分,而化合物6在接触到伯胺、仲胺、叔胺的不同气氛后却可表现出明显的颜色差异。分析可知,由于胺分子上取代基尺寸不同,限制了氨基与化合物中有效作用位点的相互作用,从而实现了对胺的裸眼可视区分检测。这份工作首次报道了对伯仲叔小分子有机胺的区分检测,且由于化合物6可通过喷涂的方法快速高效的负载于滤纸上,因此也可作为潜在的便携式检测试纸,或者可擦写的无墨光印刷材料。