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香豆素酮化合物具有摩尔消光系数大、荧光量子产率高、稳定性好、最大吸收波长可调谐范围大、易于合成等特点，是一类重要的功能性材料。在荧光染料、太阳能电池光敏剂、有机双光子吸收材料和非线性光学材料等领域具有潜在的应用价值。本文首先参照文献合成了9种3-乙酰基香豆素化合物，在此基础上合成了11种新型的D-π-A型香豆素酮化合物和5种A-π-D型香豆素酮化合物，对合成的全部化合物进行了IR、~1H NMR和MS的表征，同时利用X射线单晶衍射对3-乙酰基-8-甲氧基香豆素分子的晶体结构和空间堆积方式进行了解析。对以上香豆素化合物结构与光学性能关系的研究表明，香豆素酮化合物较相应的3-乙酰基香豆素化合物的最大吸收峰由299~434nm红移至332~502nm，荧光量子产率由0.032~0.086提高到0.55~0.95。此外，在香豆素环7-位引入供电性基团较4(或6,8)-位对香豆素化合物的光谱性质具有更大的影响，使最大吸收和发射波长红移程度最大，荧光量子产率明显提高。同时具有敏化剂结构的7-二乙氨基-3-[3-(4-氰基乙烯酸苯基)-2-乙烯酰基]香豆素(3b)在可见光区(400~600nm)范围内具有很强的吸收。电化学测试表明该化合物的基态和激发态氧化还原电位均满足作为DSSC中光敏染料的要求，制备的染料敏化太阳能电池的光电转换效率为1.79%，相同条件下，N719标准染料的光电转换效率为6.05%。运用密度泛函理论(DFT)和含时密度泛函理论(TD-DFT)对以上3类香豆素化合物的几何构型、轨道布局、红外吸收光谱、核磁共振氢谱和紫外-可见吸收光谱进行了理论计算，计算结果与实验值有着很好的一致性。分子轨道布局分析表明，其吸收光谱是源于HOMO→LUMO型的π→π*电子跃迁，即分子在光激发后发生有效的分子内电子转移。计算结果证明了所有香豆素化合物分子结构设计的合理性。