随着近年来信息科学与相关技术的飞速发展，对计算机微处理系统提出了更高的要求。人们为了突破集成电路的物理极限和工艺极限，寻求在分子水平上设计和制作具有特定功能的超微型分子电子器件，如分子导线、分子开关、分子整流器和分子存储器等。因而有关分子电子器件的研究，成为交叉于化学和材料科学的国际前沿课题和热点领域。具有光致变色性质的信息存储材料是组成分子电子器件的基本材料之一。因此探索、发现和开发具有结构新颖、性质独特的光致变色化合物，具有重要的意义。本文从两种光致变色体系出发，分别研究了具有偶氮苯和二噻吩基乙烯结构单元的金属有机化合物及大环化合物的合成、结构和光致变色性质，探索了它们作为分子器件应用前景的可能性。具体研究内容如下：1、第一章中描述了与光致变色相关的概念，综述了近十年来偶氮体系和二噻吩基乙烯体系中金属化合物及多光致变色单元的研究进展。提出了在这两个体系中引入C-M键以及在二噻吩基乙烯体系中合成光控形状可调的大环化合物的工作设想；2、第二章中以双炔取代的偶氮苯为母体结构，通过金属钌试剂的插入反应首次将C-Mσ键引入到偶氮苯结构中，合成了6个具有σ，σ-偶氮苯桥链的双金属化合物。通过NMR、X-ray以及元素分析等表征了它们的结构，重点讨论了化合物在光控条件下的电子离域性、光异构化性质及开关行为。光异构化结果表明金属化合物具有较好的光致变色性质；电化学结果证实偶氮苯桥链两端的金属之间存在相互作用；3、第三章中以甲酰基取代的二噻吩基乙烯化合物为原料，通过Wittig反应和羟醛缩合反应将二茂铁引入到二噻吩基乙烯体系中，合成了6个具有二茂铁结构单元的二噻吩基乙烯化合物；以双炔取代的二噻吩基乙烯化合物为原料，分别合成了1个具有C-M键的双金化合物和2个双金属钌化合物。通过NMR、X-ray以及元素分析等表征了它们的结构，重点讨论了化合物在光控条件下的光致变色性质和热稳定性。结果表明在二噻吩基乙烯体系中引入二茂铁有利于提高开环体与闭环体的热稳定性，紫外-可见吸收光谱表明金属与配体之间存在电子转移(MLCT)；4、第四章中以氯取代的二噻吩基乙烯化合物为原料，将磷原子引入到二噻吩基乙烯体系中，合成了9个具有二噻吩基乙烯结构单元的双膦配体及其衍生物和2个双金化合物以及1个大环化合物。通过NMR、X-ray以及元素分析等表征了它们的结构，重点讨论了化合物在光控条件下的光致变色性质、响应速度和量子收率。结果表明在二噻吩基乙烯体系中引入磷原子有利于提高化合物的光响应速度和量子收率；5、第五章中以甲酰基取代的二噻吩基乙烯化合物为原料，合成了5个二噻吩基乙烯类席夫碱化合物。通过NMR、X-ray以及元素分析等表征了它们的结构，讨论了化合物在光控条件下的光致变色性质，重点讨论了八种不同的金属离子对化合物光致变色性质的影响。结果表明金属汞离子能够使化合物的开关行为被锁定在开环状态或闭环状态而不受光的控制，而当加入EDTA后，化合物又能重新发生光致变色反应，同时还发现其它的大多数金属离子对化合物的光致变色性质都会产生一定的影响；6、第六章中以氯取代的二噻吩基乙烯作为原料，合成了3个二噻吩基乙烯类大环化合物。通过NMR、X-ray以及质谱等表征了它们的结构，重点讨论了化合物的光致变色性能。结果表明由三个二噻吩基乙烯结构单元组成的大环化合物具有非常高的开环量子收率、良好的热稳定性和优秀的抗疲劳性。