根据电化学理论，某些小分子在电极电势作用下发生氧化还原反应，如果反应后其吸收光谱和摩尔吸收系数发生较大变化，则这种物质就可以作为电致变色材料。可以发生电致变色的有机物质非常广泛，从研究成果和实用角度考虑，有机小分子电致变色材料主要包括有机阳离子盐类和带有有机配位体的金属配合物。

紫罗精类衍生物属于阴极变色材料，当对其施加负电压时，可令其发生还原反应改变其氧化态而显色。其中全氧化态为稳定态，多数呈现淡黄色；单氧化态为变色态，其最大吸收波长在可见光区，吸收特定波长的可见光后呈现强烈的补色；得到两个电子的全还原态摩尔吸收系数不大，颜色不明显。其显示的颜色与连接的取代基种类有一定关系，主要是取代基的电子效应在起作用。当取代基为烷基时，单还原产物呈现蓝紫色，芳香取代基衍生物通常呈现绿色。颜色的深浅取决于材料的摩尔吸收系数值，摩尔吸收系数的大小与分子结构分子的结构类型有关。单氧化态的紫罗精自由基阳离子的摩尔吸收系数非常高，在较低浓度下就可以产生强烈的颜色变化。紫罗精具有非常好的氧化还原可逆性，在反复氧化还原过程中能够保持结构的稳定性。大部分的紫罗精单阳离子自由基通过自旋成对而形成反磁性的二聚体。二聚体与单体的吸收光谱也不同。如甲基紫罗精阳离子自由基的单体在水溶液中是蓝色的，而二聚体是红色的。