由于同生物领域的相关性以及在工业领域的广泛应用,天然存在的卟啉类化合物和人工合成的酞菁类化合物在最近的几十年中受到了研究者的关注和青睐。卟啉和酞菁都有良好的配位能力,可以同稀十离子配位形成夹心三明治型配合物。这类基于共轭大环配体的配合物由于分r内的π-π相互作用以及中心金属的固有特性,使得它们在分子磁体、场效应晶体管、分子基信息存储材料、非线性光学材料、液晶材料以及分子机器等领域具有巨大的潜在应用价值。本论文主要设计并合成了一系列的新型三明治型卟啉酞菁稀土配合物,并对其结构和性能以及二者问的联系进行了研究。主要研究内容为以下三个方面：(1)N-错位卟啉及酞菁构筑的新型混杂双层稀土配合物N-错位卟啉作为一种有趣的卟啉异构体,由于在结构上存在着一个翻转的吡咯环,从而存在多种配位方式及氧化还原状态,因此受到了研究者的广泛关注。目前,已经报道的N-错位卟啉的配合物主要集中在过渡金属以及主族金属上,而通过N-错位卟啉构筑的三明治型稀土配合物尚未见诸报道。在本论文第2章中,通过将半三明治化合物MⅢ(Pc)(acac)(M=La, Eu, Y, Lu, Dy;Pc代表酞菁二价阴离子；acac代表乙酰丙酮一价阴离子)同5,10,15,20-四(对叔丁基苯基)N-错位卟啉(H2NTBPP)或甲基化的N-错位卟啉H(CH3)NTBPP在回流的1,2,4-三氯苯中反应,制备了MⅢ(Pc)(HNTBPP)(M=La, Eu, Y, Lu, Dy)和YⅢ(Pc)[(CH3)NTBPP],产率为8-16%。这是首次将N-错位卟啉引入到三明治型稀土配合物中。除了中心金属为镧的化合物以外,其余的化合物还通过X射线单晶衍射分析对它们的晶体结构进行了表征。结果表明这些化合物的中心金属离子分别同酞菁异吲哚环上四个氮原子、N-错位卟啉吡咯环上三个氮原子以及翻转吡咯环上的碳原子配位,形成了扭曲的反四棱柱形的配位几何。在化合物EuⅢ(Pc)(HNTBPP)的晶体结构中,甲醇溶剂分子的醇羟基分别同酞菁中位氮原子以及翻转吡咯环上的氮原子间形成氢键,将两个大环配体通过氢键作用连接起来。进一步的还对这些化合物的谱学性质以及元素分析结果进行了测试,通过核磁共振氢谱将这类化合物中的质子氢定位在了翻转吡咯环的氮原子上,首次为质子化的混杂卟啉酞菁双层化合物中质子氢位于卟啉一侧的理论模拟结果提供了实验证据。此外还对中心金属为镝的化合物DyⅢ(Pc)(HNTBPP)的磁学性质进行了研究。(2)通过对卟啉内核的修饰提升四吡咯基双层镝配合物的单分子磁体性质含磁性稀土离r的四吡咯基三明治型化合物是一类重要的单分r磁体(四吡咯化合物主要指的是卟啉和酞菁)。其中四吡咯基双层单分子磁体由于具有良好的稳定性、结晶性、明确的分子结构、优异的磁学性能以及相对容易解释的构型构效关系,在这一领域内引起了众多研究者的关注。目前人们为了提升这类单分子磁体磁学性能作出了很多的努力,但主要局限于对四吡咯化合物周边取代基的修饰和改变上。目前尚未有通过对内核进行修饰改变来调控磁学性质的报道。在本论文的第3章中,通过将半三明治化合物同核修饰卟啉在1,2,4-三氯苯中回流反应,首次将核修饰卟啉引入到了三三明治型卟啉酞菁金属配合物中,制备了混杂双层化合物MⅢ(Pc)(XTBPP)[Pc代表未取代酞菁二价阴离子,OTBPP代表5,10,15,20-四(对叔丁基苯)-21-氧卟啉的一价阴离子,STBPP代表5,10,15,20-四(对叔丁基苯)-21-硫卟啉的一价阴离子][M=Eu或Dy, X-O或S]。进一步的对这些化合物的谱学性质、元素分析以及单晶结构进行了测试。通过将混杂双层镝配合物中卟啉四个毗咯氮原子的其中一个替换为氧原子或硫原子得到的化合物DyⅢ(Pc)(OTBPP)和DyⅢ(Pc)(STBPP),相应的单分子磁体性质得到了显著的提升,能垒值分别达到了136K和194K,而由普通卟啉构成的双层化合物[(Bu)4N][DyⅢ(Pc)(TBPP)][TBPP代表5,10,15,20-四(对叔丁基苯)卟啉]的能垒值仅为40K。并且首次在混杂卟啉酞菁双层单分子磁体中观测到了磁滞回线。目前的结果为进一步改善和提升卟啉酞菁类三明治型稀土单分子磁体的性质提供了新的途径和方法。(3)混杂四吡咯基双层镝配合物单分子磁体的卟啉中位取代基效应同由过渡金属构成的单分子磁体相比,镧系金属构成的单分子磁体由于金属离子未淬灭的轨道角动量而表现出较大的磁各向异性,因此在这一研究领域中具有特殊的重要性。研究者们对这一类单分子进行了持续和深入的研究,并取得了不断的进展,已有的结果清楚的表明了配体场对称性对于各向异性能垒产生的重要性,并且发现磁性离子周围配位环境的微小变化对磁弛豫过程也会产生显著影响。但由于缺乏一个适合的体系,既能保持中心金属离子配位几何的一致性,又能对周围配体电子结构进行调控,因此制约了人们对配体电子结构和镧系单分子磁体性质间作用关系的理解。在本文第4章中,我们设计并合成了三个非质子化的中性态混杂卟啉酞菁双层镝配合物Dy(Pc)(Por)[其中Pc代表未取代酞菁二价阴离子,Por代表TCPP, TPP和TBPP的二价阴离子；TCPP表示5,10,15,20-四(对氰基苯基)卟啉,TPP表示5,10,15,20-四苯基卟啉,TBPP表示5,10,15,20-四(对叔丁基苯基)卟啉](1-3),并通过X射线单晶衍射对它们的分子结构进行了表征和确定。通过对三个化合物在零场和外加磁场下磁弛豫行为的系统研究,表明了它们的单分子磁体本质。通过单晶结构分析表明三个化合物中镝离子的配位几何基本相同,但在磁学行为上带有供电子基团的化合物3同化合物1和2相比却表现出了更强的量子隧穿现象,减弱了磁各向异性能垒。目前的结果揭示了这类化合物中卟啉中位取代基的改变对于单分子磁体行为的影响,为进一步设计合成卟啉酞菁类稀土单分子磁体提供了依据。