具有特定逻辑计算功能的单分子开关是未来信息处理和分子计算机中重要的必不可少的基本元件,为将来实现超快数据处理、超高密度信息存储奠定基础。因为光致变色化合物进行功能化后能实现多种稳态结构,所以相比较光诱导电子转移、电荷转移、电子能量转移等过程,基于光致变色过程的光化学分子体系在分子逻辑领域的研究更广泛。本文以螺噁嗪结构为基础,根据Apple和Stobbe反应机理合成了8’-取代螺嗯嗪三苯基膦盐和双光致变色螺嗯嗪-俘精酸酐化合物。利用核磁氢谱、红外光谱和电子轰击质谱等手段对化合物结构进行表征,通过紫外可见吸收和荧光发射光谱验证了螺嗯嗪类和俘精酸酐类化合物具备优良的光化学稳定性和抗疲劳性能。研究结果进一步表明,选择合适的寻址方式(光、质子、离子等)使化合物结构发生异构化,成功地构建了INHIBIT, NAND, OR, NOR等重要逻辑门。另外开关循环次数测试表明,两种化合物在相应的分子逻辑门操作中具有较好的数据运算稳定性,这为构建更复杂的分子逻辑器件提供了可能。同时,为了改善螺嗯嗪自身较弱的荧光性能,进一步设计合成了荧光性能和光稳定性能都较好的苯并咪唑-喹唑啉荧光化合物,有望与螺嗯嗪结构键合制备出集光致变色性能和荧光性能于一身的多功能性光致变色分子逻辑门。