NIT型氮氧自由基作为一种具有单电子自旋的顺磁性配体,能够在一定程度上增强与金属离子之间的磁耦合作用。此外此类氮氧自由基具有空气稳定性且易于化学修饰,因而可以设计出含不同取代基团的氮氧自由基与金属离子配位。这些氮氧自由基-金属配合物在不同的配体场环境中会显示出不同的磁性质。因此,NIT型氮氧自由基作为顺磁性配体在设计合成结构新颖、性质独特的磁性材料方面有着广阔的应用前景。目前,围绕NIT型氮氧双、多自由基的研究才刚刚崭露头角,大多研究依旧集中于单自由基。本论文主要围绕NIT型氮氧单、双和多自由基及其金属配合物的研究展开,设计合成了 32个新化合物,并对它们结构和磁性进行了表征,主要包括以下几个部分:一、设计合成了一例新颖的双三齿氮氧单自由基NIT-Pm2Py(1),并得到三例基于过渡金属的双核三自旋化合物2Mn,3Ni和4Co。磁性研究表明,单自由基NIT-Pm2Py(1)的分子之间存在反铁磁相互作用,和金属离子配位后分别形成化合物2Mn,3Ni和4Co。实验结果和理论计算都证明金属离子与自由基之间也表现为反铁磁性相互作用,其中MnⅡ离子和自由基之间的交换耦合常数J为-25 cm-1。三个化合物中,只有4Co具有场诱导的慢磁弛豫行为。二、基于氮氧单自由基NIT-Pm2Py(1),我们根据不同的投料比,设计合成了单核双自旋2p-4f体系5Gd,6Tb,7Dy,8Ho,9Er和1OYb,以及双核三自旋4f-2p-4f体系11Gd,12Tb,13Dy,14Ho和15Er。磁性研究表明,化合物5Gd-15Er中稀土离子与自由基之间是反铁磁相互作用。理论计算表明,化合物6Tb-10Yb和12Tb-15Er中稀土离子与自由基之间的交换耦合常数J都为负值,进一步表明了自由基NIT-Pm2Py(1)与稀土离子之间为反铁磁相互作用。化合物6Tb-9Er和12Tb-15Er的交流磁化率测试表明它们在零场和加场的情况下都没有表现出单分子磁体的慢磁弛豫行为,仅有10Yb在1kOe的外加直流场下表现出场诱导的慢磁弛豫行为。三、合成了双自由基BNIT-Terpy,并得到了基于该自由基的双核CoⅡ配合物17Co以及一系列稀土配合物18Tb,19Dy,20Ho和21Er。另外,我们设计合成了新颖的双自由基BNIT-PhPm2Py(16),旨在合成四核金属-自由基配合物。单晶结构分析表明,17c。中双自由基BNIT-Terpy的其中一个NIT自由基被还原成单臂的IM型自由基,18Tb-21Er四个化合物是同构的单核三自旋稀土化合物,稀土离子都是九配位,配位几何都近似于三帽三棱柱(D3h)。磁性研究表明,双自由基BNIT-Terpy 和 16 的分子之间存在反铁磁相互作用。17co-21Er 中金属与自由基之间为反铁磁相互作用,化合物19Dy体系内存在弱的铁磁相互作用。17co-21Er这五个化合物的交流磁化率测试表明,它们都不是单分子磁体。四、合成了三自由基BTR及其还原型单臂三自由基BTIM,并得到了基于BTR的单核稀土化合物23Pr和24Nd,以及得到了基于BTIM的单核化合物25Ni,26Pr和27Nd。此外,设计合成了新颖的三自由基TNIT-Pm2Py(22),旨在合成双核五自旋体系金属配合物。基于三自由基22,我们得到了两例双核五自旋体系的稀土自由基配合物28Pr和29Nd以及三核Co11配合物30C。。30Co中氮氧三自由基TNIT-Pm2Py被还原为TIM-Pm2Py。磁性研究表明,三自由基TNIT-Pm2Py(22)的体系内存在反铁磁相互作用。23Pr-24Nd和26Pr-30co中稀土离子或过渡金属CoⅡ与自由基之间均为反铁磁相互作用。然而遗憾的是,23pP-24Nd和26Pr-30Co这七个化合物的交流磁化率测试表明它们都不是单分子磁体。五、设计合成了四自由基TNIT-DPh(31),并得到基于该四自由基的双层赝四核GdⅢ化合物32Gd。四自由基31是迄今为止报道的第三例NIT氮氧四自由基。对比于已经报道的氮氧四自由基以及其他类型的四自由基,联苯四自由基31具有更简化的分子结构及其更强的螯合能力。32Gd则是第一例基于NIT氮氧四自由基的金属化合物。磁性测试及理论计算表明,化合物32Gd中GdⅢ与自由基之间是弱的铁磁相互作用。