金属有机化学（Organometallic Chemistry）是一个研究含有金属-碳键（M-C）化合物的合成、结构、反应、性能以及其应用的学科门类。金属杂稠芳环兼具经典芳烃和金属有机化合物的特性,受到了广泛关注。近年来,本课题组独创的“碳龙化学”不断发展,所构建的一系列碳龙配合物,不仅结构新颖,且在光声成像、光热肿瘤细胞治疗、单分子电导、太阳能转化和钙钛矿太阳能电池等方面都展示了令人瞩目的应用潜力。本论文以构建新型锇杂戊搭烯/炔为探索主线,研究了金属杂戊搭炔并菲、α-氮杂金属杂戊搭烯及具有σ-芳香性的金属杂环丙烯的反应性,构建了一系列结构新颖的碳龙配合物,进一步丰富了金属杂稠芳环的种类。同时,基于上述反应性研究,进一步进行结构修饰,合成了一系列含二苯基氧膦的锇杂戊搭烯/炔配合物。主要内容概括如下:第一章为绪论,结合本论文的研究内容,对过渡金属杂稠芳环与环内金属亚乙烯化学进行简要概述。同时对本课题组开拓的“碳龙化学”进行介绍,并阐述了本论文的设想和目的。第二章主要设计并合成了联苯型碳龙,利用不同的反应条件分别构筑了锇杂戊搭炔并菲和含最小金属亚乙烯键角的锇杂戊搭烯酮,并探究其反应性。研究表明,锇杂戊搭炔并菲与酚类亲核试剂发生加成反应,构建稠环大共轭体系;与硫单质发生加成反应,而与卤素发生亲电取代反应。含环内金属亚乙烯结构单元的锇杂戊搭烯酮2-3在亲电试剂酸或者三氟甲磺酸甲酯作用下会发生酮羰基的加成,转化为相应的锇杂戊搭炔并菲衍生物。第三章主要研究了首例α-氮杂锇杂戊搭烯的反应性,构筑了一系列结构新颖的氮杂锇杂稠芳环。α-氮杂锇杂戊搭烯与亲电试剂反应,发生开环,破坏了原有的氮杂金属杂戊搭烯的母环结构,形成了锇杂吡咯。而与亲核试剂反应,其反应位点主要发生在主环以及金属中心,构建了含环内金属亚乙烯结构单元的稠环体系。结合理论计算,对这一系列氮杂锇杂戊搭烯衍生物的芳香性也进行了研究。第四章主要研究了八碳龙配合物（金属杂戊搭烯并金属杂环丙烯）在三元环不开环情况下的反应性,在不额外引入底物的情况下,实现了新型多齿配合物骨架的开发。八碳龙配合物在Lewis酸/氧化剂共同作用下,构筑了一系列PCCCC型多齿配体的碳龙配合物。八碳龙配合物在亚胺衍生物4-7以及银盐共同作用下,构筑了PCCCCP型多齿配体的碳龙配合物。第五章主要对八碳龙配合物进行改性研究,利用其与叔丁醇钾反应,生成了二苯基氧膦取代的八碳龙配合物。再进一步与芳基醛在酸性条件下反应,构筑了一系列7-芳基乙烯基七碳龙配合物,并对这些配合物的光学性能进行了初步的探索,有望用于生物医疗方面。第六章总结了本论文的研究工作,并对后续的工作进行了展望。