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光致变色化合物(photochromic compounds)是指在光激发下可以实现几个不同异构体间相互转化的一类化合物。近几十年以来，光致变色化合物在各领域中尤其在功能材料领域蓬勃发展，吸引了众多科学家不断加入到光致变色化合物的研究中来。正如其字面意思，“光致变色化合物”是吸收随光致异构反应而发生变化的化合物。但不止吸收，其他性质（诸如荧光、非线性光学特性、手性、磁性、电导率、化学反应活性等）也可通过光致异构反应进行调控。二噻吩乙烯是光致变色化合物中的核心成员，因其出众的热稳定性及抗疲劳性而受到广泛关注。分子易于修饰的特点赋予了二噻吩乙烯多样的分子结构，这也使得其得以广泛的应用于各研究领域之中。在本论文中，二噻吩乙烯被设计合成为D-A或D-π-A型的分子结构，以此来展开二噻吩乙烯在防伪、离子探针及光物理领域的研究和应用。 第一章综述有机光致变色化合物的主要的研究进展，并提出本论文研究课题。 第二章设计合成了两个D-A结构的新型反式二噻吩乙烯IDAEo-2CHO和IDAEo-CHO，并合成了IDAEo作为参比化合物。通过在反式二噻吩乙烯核心单元(IDAEo)一侧或两侧引入吸电子醛基基团，将噻吩硫原子孤对电子的π电子作用转化为n电子作用，从而导致了光致闭环后π共轭吸收的蓝移及“不可见”的光致变色行为。IDAEo-2CHO在“不可见”光致变色前后的荧光变化明显。利用IDAEo-2CHO的这个光学特性，最终成功制备了基于IDAEo-2CHO的防伪材料。 第三章以二噻吩乙烯单元一端的噻吩作为电子给体，设计合成了D-π-A型的二噻吩乙烯化合物SDE。得益于D-π-A结构，SDE两个异构体（SDEo和SDEc）具有高的HOMO能级。高HOMO能级相对应的第一氧化电位较低，这保证了从SDE异构体到Cu2+的电子转移过程的发生，即SDEo/SDEc可被Cu2+氧化生成自由基正离子。尽管SDEo和SDEc均可与Cu2+反应，但是由于HOMO能级对应的氧化电位有差异，二者对Cu2+的反应活性不同，这导致了对Cu2+截然不同的检测范围及灵敏度。开环体SDEo可以检测宽浓度范围的Cu2+，但灵敏度低;闭环体SDEc检测Cu2+的浓度范围窄，但灵敏度高。利用SDEo/SDEc对Cu2+的这种差异性检测，一个基于SDE的“分子万用表”被构建出来。该“分子万用表”可按照不同的检测范围及灵敏度需求对Cu2+进行检测。 第四章设计合成了具有电子结构可调特性的二噻吩乙烯化合物TDE，并将之用于产生长寿命的电荷分离态。闭环体TDEc的电子结构(主要指HOMO和LUMO)大幅缩短了TDEc的RDA（电子给体与受体之间的中心到中心距离），并使得电荷分离态无法经光激发TDEc而产生。短距离的RDA相对应的重组能λ也较小，这大大延长了电荷复合过程的时间并使长寿命三线态电荷分离态3nπ*TDEc得以产生。考虑到电荷分离态无法经光激发TDEc而直接获得，并且开环体TDEo的电子结构有利于电荷分离，所以我们借助于TDEo来搭建间接获得3nπ*TDEc的路径。最终，我们通过以TDEo为起点的A和B路径成功得到了超长寿命的三线态电荷分离态3nπ*TDEc。 第五章结论。