本论文采用过渡金属离子和吡啶取代的功能化氮氧自由基为自旋载体，以四氯邻苯二甲酸、四碘对苯二甲酸、4，5-咪唑二甲酸、4，5-三唑二甲酸为桥联配体，以及2，6-吡啶二甲酸、4-羟基-2，6-吡啶二甲酸、水杨醛肟、氰酸根、二氰金为共配体，设计合成了21个未见报道的过渡金属-自由基配合物。解析了它们的晶体结构，并应用元素分析、红外光谱、电子光谱、顺磁共振、变温磁化率、荧光以及循环伏安等手段对配合物进行了表征和性质研究。 以卤素取代苯二甲酸以及氮杂环二甲酸为桥联配体得到系列一维链状及多核配合物。其中以四氯邻苯二甲酸为桥联配体，得到一个自由基以自旋支链形式在金属链内间隔出现的特殊一维链状配合物，其结构类型及磁性评估方法都未见报道。本文初步尝试采用计入自旋布居的简化模型和理论表达式，合理评估了体系中顺磁离子间的磁性相互作用，为此类配合物的磁性评估提供了一种可行性方案。采用三唑二酸为桥联配体，得到了一个结构新颖的四核钴簇，为合成多核分子簇以及设计合成单分子磁体提供了一种良好的备选建筑模块。以吡啶羧酸为端基配体得到了系列吡啶取代自由基-3砒渡金属杂自旋配合物，系统的评估并比较了不同金属离子(Cu(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)、Co(Ⅱ))在同构条件下的不同磁本质，以及不同位置吡啶取代的氮氧自由基与金属配位时结构以及磁相互作用的不同。并通过量子化学计算方法对Cu(Ⅱ)-NIT3Py铁磁性双自旋配合物进行了研究，通过计算体系单重态和三态能量差，解释了实验测试到的自旋载体间铁磁偶合行为。此外得到了一个阳离子自由基p—rad<+>与[Au(CN)<,2>]<->阴离子构建的离子对化合物，自由基通过空间传递了铁磁相互作用。 本论文拓展了金属一自由基配合物体系，对得到的配合物进行了变温磁化率及波谱等性质的测试。初步探讨了性质与结构的关系，提出了可能的机理，为设计合成新的分子基磁性材料提供了一定的理论和实验依据。