1,4,7-三氮杂大环壬烷（tacn）及其衍生物具有良好的配位能力,能够形成形式多样的金属配合物。这些配合物在金属蛋白与金属酶的人工模拟、生物活性分子的识别、分子基磁性材料的制备以及医学诊疗等领域具有广阔的应用前景。本论文以tacn为母体,分别在环骨架N原子上引入丙酰胺或丙醇功能侧臂合成得到两个单tacn环衍生配体:1,4,7-三氮杂大环壬烷-1,4,7-三丙酰胺（tcetacn）及1,4,7-三氮杂大环壬烷-1,4,7-三丙醇（H3thetacn）;利用双tacn环中间体1,4-二（1,4,7-三氮杂大环壬烷-1-甲基）苯的N-功能化得到两个双tacn环衍生配体:1,4-二[4,7-二（2-氨基甲酰乙基）-1,4,7-三氮杂大环壬烷-1-甲基]苯（pxdtcetacn）和1,4-二[4,7-二（2-羧基乙基）-1,4,7-三氮杂大环壬烷-1-甲基]苯（H4pxdpatacn）。利用单三氮大环配体tcetacn及H3thetacn制备了 1 0个过渡金属配合物;基于两个双三氮杂大环配体构筑形成2例新颖的异金属配合物。利用元素分析、红外光谱、X-射线单晶衍射确定了上述配合物的组成与结构。采用多种谱学手段对2个基于tcetacn的顺磁过渡金属配合物的溶液稳定性以及paraCEST成像性能进行了系统的研究,探讨了部分H3thetacn过渡金属配合物的磁学性质。全文分为四章:第一章首先简述了具有非配位及配位侧臂的tacn衍生物以及桥连双tacn衍生物的金属配合物在金属酶的模拟、配位催化以及医学诊疗试剂的研制等领域的应用。接着根据成像作用机制的差异介绍了磁共振成像（MRI）造影剂的分类及其特点,并对顺磁化学交换饱和转移（paraCEST）造影剂的研究现状进行了较为详细的阐述。第二章以具有丙酰胺配位功能侧臂的单三氮杂大环配体tcetacn合成了 6例单核金属配合物:[NiⅡ（tcetacn）]Cl2·MeOH（1）、[CoⅡ（tcetacn）]Cl2.MeOH（2）、[FeⅡ（tcetacn）]（CF3SO3）2（3）、[NiⅡ（tcetacn）]（ClO4）2·H2O（4）、[CoⅡ（tcetacn）]（C104）2·H2O（5）、[CuⅡ（tcetacn）]（ClO4）2·H2O（6）。采用电喷雾质谱、紫外-可见光谱、循环伏安电化学实验对配合物（4）和（5）的溶液稳定性进行了研究,发现配合物（4）相较于（5）具有更好的溶液稳定性,质粒DNA剪切实验证实两个配合物均不具备显著的化学核酸酶活性;进一步利用1H-NMR核磁共振波谱和4.7T磁共振成像仪对两例配合物的paraCEST成像性能进行了初步的研究,在两例配合物中配体的一部分NH2活性质子与自由水分子的质子的化学位移差达到了 60ppm,可有效抑制活性质子预饱和时的磁化溢出现象。CEST MR phantom成像实验显示配合物（5）在生理pH值条件下呈现出显著的CEST成像效果,而且其CEST效应具有浓度依赖性。第三章通过亲核取代反应得到了一个含有N、O配位原子的大环多羟基配体:H3thetacn。利用溶剂扩散法制备了基于该配体的四例新配合物:两例单核配合物[NiⅡ（H3thetacn）]Cl2·H2O（7）、[MnⅣ（thetacn）]C104（8）;一 例双核配合物[Cd2Ⅱ（H3thetacn）2Cl2][B（C6H5）4]2（9）以及一例三核簇合物[Cu3Ⅱ（Hthetacn）2]（Cl04）-2（10）。配合物的单晶结构分析显示:配合物（7）和（8）具有类似的[M（Hmthetacn）]n+（M=NiⅡ,MnⅣ;m=0,3）单核结构单元,但在两个配合物中配体醇羟基侧臂的解离情况不同。配合物（9）是借助氯桥基形成的中心对称的双核配合物。配合物（10）是大环配体通过羟基的桥连作用构建的一个线型三核簇合物。对配合物（8）和（10）的磁性质的研究表明它们均为反铁磁配合物。第四章通过在双tacn环中间体1,4-二（1,4,7-三氮杂大环壬烷-1-甲基）苯的环骨架N原子引入丙酰胺或丙酸官能团得到两个双tacn环衍生物:pxdtcetacn和H4pxdpatacn。以pxdtcetacn为配体与CuCl2在碱性条件（LiOH）下进行水热反应时,pxdtcetacn的酰胺侧臂发生水解转化成具有羧酸侧臂的配体H4pxdpatacn并原位形成了一个二重穿插的二维蜂窝状配聚物[Li2（H2O）4Cu2Ⅱ（pxdpatacn）]Cl2·4H2O;由 pxdpatacn 作为双 tacn环配体与稀土 Dy3+盐以及Cu2+盐在水热条件下构筑形成了一例异金属多核共晶配合物[Dy2Ⅲ（H2O）14Cu2Ⅱ（pxdpatacn）][Cu2Ⅱ（pxdpatacn）（H2O）][Cu2Ⅱ（pxdpatacn）]2（ClO4）4（OH）2·30H2O（12）。