自由基化合物的结构和性质研究对于理解自由基化学反应过程和机理、揭示人体衰老和癌症起因以及预防大气污染等方面有重要的意义。然而由于自由基性质活泼、寿命短等原因造成其难以稳定和分离,影响了其结构和性质的探索。有机硼自由基化学作为主族元素自由基化学的重要分支,近年来已经成为新兴的研究领域之一。然而由于硼自由基活性高,寿命短等特点,难以稳定和分离,使得其结构和反应性质的研究和探索还处在起步阶段。围绕硼自由基这两个难点,本论文以蒽基取代的含硼化合物为研究对象,对其自由基的结构和性质进行了详细的研究,共分为五章:第一章:对硼自由基化学的研究现状进行了简要的综述。第二章:以蒽基配体为桥联基团,合成了一个9,10位取代的双硼化合物1,利用碱金属钾对其进行逐步还原,成功地制备了其阴离子自由基1^·-和二价阴离子1^2-。利用循环伏安、X-射线单晶衍射、电子顺磁共振波谱、紫外可见光谱等表征手段以及DFT量化计算,对还原产物1^·-和1^2-的几何构型和电子结构进行了深入地研究。实验结果表明阴离子自由基1^·-中,B-C键键长略有缩短,桥联基团骨架仍为平面,具有半醌式结构;而在二价阴离子1^2-中,两个B-C键继续变短且具有双键特征,导致桥联基团呈弯曲构型,同时分子几何构型转变为醌式结构。另外DFT计算结果与实验结果有非常好的吻合。第三章:鉴于蒽基取代基团在上述工作中的优异表现,在此基础上,我们继续合成了一个蒽基取代的单硼化合物1-H,并与K（NSiMe₃）₂试剂反应制备了其二聚钾配合物2。利用碱金属钾对配合物2进行了还原,得到了还原产物3。结合循环伏安、X-射线单晶衍射、电子顺磁共振波谱、紫外可见光谱等表征手段以及DFT量化计算,对还原产物3的电子特征和聚集行为进行了研究。实验结果表明配合物3具有K₃O₂B₂簇结构并表现出三重态双自由基特征。同时,我们还利用碱金属钾对配体1-H进行了还原,获得了闭壳层化合物4,具有类似的K₃O₂B₂聚集结构,但由于氢原子的加入导致了蒽环芳香结构的破坏,为还原产物3的氢化产物。这些聚集行为主要由阳离子-π相互作用引起,其在还原片段的稳定和形成过程中起重要作用。第四章:基于硼自由基具有较高的反应性,较容易与相邻片段发生关环反应,我们继续合成了蒽基取代的单硼化合物6和萘基桥联的双硼化合物7,利用碱金属钾对其进行还原,分别获得了其二聚产物[6-6]^2-和成环产物7^2-。进一步的研究结果证实,二聚产物为硼自由基的关环反应所引起的分子间反应。而成环产物7^2-与其自由基之间存在平衡,固体状态为分子内的关环产物,溶液状态为双自由基。第五章:全文总结。