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氮杂环芳香配体具有良好的共轭性、刚性、亲过渡金属和种类多等特点，被广泛应用于构筑各种具有新颖结构和性能的金属配合物，在合成光电磁材料等方面具有很大的潜力。本身是阳离子的氮杂环芳香配体(例如N-甲基吡嗪(mpz+)和N-甲基-4．4-联吡啶(MO+))的金属配合物在化学、非线性光学等方面表现出的优良性能引起了人们的极大兴趣，然而它们的晶体学、光致发光和变色性能研究非常少：本论文重点开展了mpz+、MQ+及其配合物的合成、晶体结构、变色、发光性能等方面的工作，同时也初步研究了含双甲基紫精(MV2+)的无机有机杂化物、N-羧酸基吡嗪内盐及其配合物两个体系的合成和晶体结构，取得了一些创新性的成果。
第一章介绍了本论文工作的相关研究背景，如光致变色材料的发展概况、光致变色金属有机配合物以及mpz+、MQ+的研究进展，并在此基础上简要阐明了本论文工作的选题依据、目的及所取得的主要进展．
第二章介绍了所获得化合物的具体合成情况。我们首次川氯乙酸钠或氯乙酸代替碘甲烷，开辟了一条危险性较小的合成mpz+和MQ+配体的新途径，同时合成了含mpz+的3个金属配合物2-4和含MQ+的10个金属配合物6-15。另外，我们还获得了MV2-的3个化合物16-18；利用吡嗪与溴丙酸的反应，得到了N-羧酸基吡嗪内盐19并合成了其Cd配合物20。
第三章分析和讨论了本文合成的系列化合物的结构、发光和变色等性能：晶体学研究表明化合物2-4、6-11都有相似的MLX3(M＝金属，L=mpz+或MQ-，X＝卤素)基本结构单元，但是化合物2-4的M-Nmp/(M=Zn．Cd)键长比文献报道的吡嗪金属配合物中M-Npyrazme值长，而6-11的M NMQ(M＝Zn．Cd)键长与文献报道的M-N4．4-bipy值接近。有趣的是，化合物2表现出自发手性拆分现象。mpz+和吡嗪光致发光谱图的相似性(均是紫外激发的蓝光发射)表明甲基化对吡嗪的光致发光性质影响很小，而MQ+与4．4-联吡啶的不同(前者是可见光激发的绿光发射，后肯是紫外激发的蓝光发射)说明甲基化对4．4-联吡啶的光致发光有很大的影响。性能研究表明mpz+的配合物2-4表现出紫外激发的蓝光发射，而MQ+的配合物6…9、12则表现出可见光激发的光致发光现象。前者的发光主要源自于配体内的电荷跃迁，而后者的发光主要源自于MQ+本身和卤素或NCS-到MQ+的电倚跃迁，与已报道的含MQ+的Pt、Ru等金属配合物的发光机理(MLCT)非常不同。研究也发现化合物10和11虽由相同的反应原料获得且具有相同的晶体结构，但它们的颜色和EPR谱有显著的不同。光致变色性能研究表明这两个化合物应是一对光致变色异构体，它们是首次发现的光致变色MQ-金属配合物。化合物14是首例具有压致变色性质的MQ-金属配合物。这些发现填补了MQ-体系变色性能研究的空白。化合物15呈现出新颖的一维链状结构，包含的硫氰根配体具有三种配位方式。首次报道了N-丙酸基吡嗪鎓盐(HPyzprRr)19及其Cd配合物20的合成和结构，相关的研究对开发鎓盐及其配合物具有参考价值。
本论文丰富了氮杂环芳香阳离子配体及N-羧酸基吡嗪配体的配位化学、超分子化学和材料化学方面的内容，对设计合成新型的阳离子配体、鎓盐及其金属配合物具有启发作用，对开发新型的可见光激发的光致发光材料以及变色材料具有指导意义。