单线态双自由基不仅可以促进我们对化学键本质的理解,同时在光,电,磁等材料方面有独特的应用。所以本论文的主要研究内容为稳定的开壳层单线态氮氧/腙双自由基的制备及研究,共分为三章:第一章:对开壳层单线态双自由基的含义,种类,物理化学性质等做了简要的综述。第二章:我们成功的制备几个以苯基和吡啶基为基本骨架的双氮氧化合物,并通过单晶衍射研究了它们的结构。它们的性质是通过变温核磁(VT-NMR),紫外-可见吸收光谱(UV-VIS),顺磁共振(EPR),热重分析(TGA)以及对称性破损的密度泛函理论(DFT)计算进行分析研究。研究结果显示,这些双氮氧化合物的基态为单线态双自由基,且它们的共轭体系比之前报道的单线态双自由基都要小,证明单线态双自由基不仅可以存在于大的共轭体系中,还可以存在于小的有机分子中。这些双氮氧化合物都有很好的稳定性,在室温条件下,它们单晶可以稳定存放数月,并且对空气也有很好的稳定性。同时拥有很好的热稳定性,我们第一次证明单线态双自由基可以在高温升华,并且没有明显的分解。第三章:我们合成了一个新的以开壳层单线态为基态的腙双自由基,且拥有一个热力学可逆的激发态三线态。通过各种实验和理论计算证明了该化合物的基态电子结构。该单线态双自由基有一个较低的氧化电位(Eox1=-0.23 V vs Fc/Fc+),说明其有弱的还原性。同时该单线态腙双自由基无论是在固态还是液态都具备优越的稳定性,并且热重分析结果显示,该双自由基有很高的热分解温度(175℃),说明有很好的热稳定性。