螺吡喃化合物及其衍生物由于具有光致变色性质，因而从其被发现以来一直得到科研工作者的广泛关注。然而，目前大多数已报道的关于螺吡喃化合物的研究主要属于溶液体系，固体材料中的研究则很少。螺吡喃化合物存在开-闭环互变异构，难以生长单晶，导致固体结构及发光机理的研究受到很大阻碍，因此，研究螺吡喃化合物的结晶学及其光致变色性能具有重要的科学意义和潜在的应用价值。本论文以光致变色螺吡喃化合物为对象，主要目的是获得新颖的光致变色材料，并通过理论计算与实验相结合，发现这类互变异构化合物的结晶学规律。本文第一部分对光致变色化合物、螺吡喃化合物、变色机理、应用以及其结晶学的研究现状进行了较详尽的概述，并提出研究思路和内容。论文第二部分设计合成了一系列的羧基螺吡喃衍生物：1,3,3’-三甲基螺[苯并吡喃-2,2’-吲哚]-5’-甲酸（CSP）、8-甲氧基-1’,3’,3’-三甲基螺[苯并吡喃-2,2’-吲哚]-5’-甲酸（o-CSP）、7-甲氧基-1’,3’,3’-三甲基螺[苯并吡喃-2,2’-吲哚]-5’-甲酸（m-CSP）、6-甲氧基-1’,3’,3’-三甲基螺[苯并吡喃-2,2’-吲哚]-5’-甲酸（p-CSP）、5-甲氧基-1’,3’,3’-三甲基螺[苯并吡喃-2,2’-吲哚]-5’-甲酸（f-CSP），并用核磁共振氢谱(1H NMR)、红外光谱(IR)、质谱（EI-MS）和元素分析(EA)等方法对化合物进行充分的表征。为了研究螺吡喃化合物的结晶学，本文第三部分描述了所合成螺吡喃化合物的单晶培养，并通过计算机辅助的理论分析，找出了初步的结晶学规律。在培养单晶的实验中，通过重结晶的方法成功地培养了化合物CSP、o-CSP、p-CSP的单晶，利用X–射线单晶衍射仪对这些化合物进行了晶体结构研究，同时，通过量子化学软件（Gaussian）对所合成的螺吡喃和已报道的代表性螺吡喃化合物的开、闭环结构进行了理论计算与分析，发现螺吡喃化合物的结晶与开-闭环结构的偶极矩差值具有一定的相关性，为进一步培养螺吡喃晶体打下了一定的理论基础。最后，本文对所合成螺吡喃化合物的光学性能也进行了深入的研究。这些化合物均发蓝色荧光，最大发射波长均在400nm左右；通过紫外吸收光谱探索了化合物的光致变色性能，发现其与已报道的羧基螺吡喃的光致变色性质相反，属于逆光致变色，这种性质可以被应用于防伪标志；还研究了其从无色到有色的动力学变化，给出了一级动力学方程，并考察了其抗疲劳性。