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光致机械运动是指将光能转化为机械能的一种能量转换方式,由于其可以进行远程控制,在致动器、柔性电子、人造肌肉和软微流体装置等领域的应用具有诱人的前景。光化学反应是光致动材料将吸收的光子的能量转化为运动的理想方法。例如,偶氮苯类的顺反异构化、蒽的环加成反应和二芳基乙烯化合物的电环化反应等都可能导致分子晶体的弯曲、卷曲、扭曲、爬行和跳跃等宏观运动。其中,固态[2+2]环加成反应不仅可以诱导分子晶体的光致机械运动,还可以无污染、高产率的合成一些立体专一性的环丁烷衍生物。因此,设计合成能发生[2+2]环加成反应的有机分子以及制备新型的环加成反应诱导的机械响应型分子晶体是一项有意义的工作。众所周知,肉桂酸作为一种光化学活性分子,可以在固态下发生光二聚反应。此外,卤素可以用作拓扑化学反应的“晶体工程”基团,促进分子发生反应。因此,本论文从设计新型卤代芳基丙烯酸及其衍生物出发,研究卤素取代基对分子晶体发生环加成反应的影响,并制备了具有光机械运动的晶体。取得如下创新性研究结果:（1）合成了一系列卤素取代的苯基丙烯酸苯酯化合物并得到了它们的晶体结构。结果表明,当与酰氧基相连的苯基的对位被氯或溴取代时,晶体FPCCl、FPCBr、ClPCCl、ClPCBr、BrPCCl、BrPCBr、IPCCl和IPCBr均是头对头的β-型堆积,其对位被氟或碘取代时,除了晶体FPCF外,晶体FPCI、ClPCF、ClPCI、BrPCF、BrPCI、IPCF和IPCI却是γ-型堆积。故,与酰基相连的苯基的对位上的取代基（F、Cl、Br或I）对单晶的堆积几乎没有影响。在β-型结构的晶体中,分子间存在着氢键、卤键和范德华作用。通过Hirshfeld表面分析定量评估了晶体排列中分子间相互作用的占比,发现氢键（C-H···卤素和C-H···O）在β-型结构的晶体堆积中起着主导作用。具有β-型结构的晶体在365 nm光照射下会发生[2+2]环加成反应,仅得到一种rctt构型的环丁烷产物,说明该反应过程是立体专一性的。而具有γ-型结构的晶体由于“烯烃对”间的距离大于4.2?,故不能发生环加成反应。有趣的是,IPCCl晶体中平行双键之间的距离为5.872?,不满足Schmidt规则,但却发生了环加成反应。这种卤素的引入为设计能够进行[2+2]环加成反应的分子提供了新的思路。（2）研究了卤素取代的萘基丙烯酸动态分子晶体的光机械效应。在紫外光照射下,观察到晶体1FNaAA、1ClNaAA、1BrNaAA和6BrNaAA给出明显的宏观运动。针状晶体1FNaAA在光照下卷曲成环状且不会断裂,而细长针状晶体1FNaAA表现出光诱导的弯曲、翻转和破裂。片状晶体1ClNaAA和1BrNaAA不仅表现出背光弯曲,而且对紫外光具有开裂、卷绕、旋转和扭曲的响应。不同的是,片状晶体6BrNaAA是向光弯曲的。由于单晶1FNaAA、1ClNaAA、1BrNaAA和6BrNaAA中的几何参数（d、θ、θ1和θ2）满足Schmidt的拓扑光化学规则,故在晶体中发生了[2+2]环加成反应。单晶结构表明分子1FNaAA、1ClNaAA、1BrNaAA和6BrNaAA以头对头的模式堆积形成氢键二聚体,且仅产生一种rctt构型的光二聚产物的异构体。由于光二聚过程中引起了分子水平上的显著运动,短时间内在晶体的向光面上产生应力。因此,在光诱导的结构转变期间累积的应力缓慢释放时,会观察到光诱导的弯曲、卷曲、卷绕和扭曲。如果累积的应力快速释放时,则观察到晶体的翻转、爆裂和开裂。该工作为设计具有光机械效应的丙烯酸分子晶体提供了新的思路。