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通过有机配体桥连金属离子形成配位化合物的晶体工程是当前配位化学和超分子化学的一个热点研究领域，这些新颖的化合物不仅在催化、吸附、磁性、光学、电导、分子识别等领域展示了巨大的应用潜力，而且其丰富多彩的拓扑网络结构充分显示了自然组装之美。定向组装具有预定拓扑结构乃至预期功能的金属配合物，进而获得所需的分子基材料已形成当今合成与材料化学追求的重要目标之一。本文利用一个结构上非常有特点的5-磺酸间苯二羧酸有机配体与金属离子进行分子自组装，合成出了三大系列共26个化合物。对所有化合物进行了基础表征如单晶X-射线衍射、元素分析、红外光谱，对部分化合物进行了热重分析、磁化率测定以及荧光光谱测定，对部分化合物中存在的水簇结构进行了研究。同时还对部分化合物的拓扑结构进行了的研究。本文探讨了多种影响产物结构的重要因素如镧系收缩效应、模板剂，体系的pH值、反应的温度以及辅助配体的配位等。本研究分为五个部分：
第一章为前言，介绍了本文的选题目的、意义及本领域的最新进展，综述了水簇研究的最新进展。
第二章介绍了镧系氧化物与5-磺酸间苯二羧酸的自组装反应，成功合成出并表征了10个化合物。这个系列的化合物显示出三种结构类型，从一维链到二维的(6，3)网络，再到三维的(45.65)空旷框架结构。系统的讨论了镧系收缩效应对化合物结构演变的影响。并且对第一种结构类型化合物中的螺旋水链进行了研究。
第三章介绍了在水热条件下铜离子与5-磺酸间苯二羧酸的自组装反应。在不同的pH值下合成了三个化合物11-13，在不同的有机胺模板剂的存在下合成了化合物14-16，以及在辅助配体2，2-联吡啶的调控下合成了化合物17-20。这个系列的化合物在结构上显示了丰富多彩的结构类型，从孤立的三核铜结构到一维、二维以及三维的结构。一个结构独特的二维的水簇和一个孤立的八核水簇共存于化合物17中。同时首次报道了5-磺酸间苯二羧酸配体被氧化成2-羟基-5-磺酸间苯二羧酸配体的现象。化合物16具有高连接数为8的与CaF2相关的新颖网络拓扑。化合物19则是包含3和5员环的(3，5)-连接的二维拓扑网络。而化合物20则是具有变形的金红石拓扑网络。
第四章介绍了镉离子与5-磺酸间苯二羧酸的自组装反应。在不同的pH值下合成了两个结构截然不同的化合物21和22。引入乙二胺和哌嗪则分别得到了两个一维链化合物23和24。在柔性的1,3-二(4-吡啶)丙烷辅助配体的存在下得到了有趣的两个个化合物25和26。化合物25中的孔洞中存在一个由游离的六水合镉离子氢键连接的环式十核水簇形成的一维金属水柱。而化合物26则是一个罕见的具有三种节点的含有4员和6员环的(3，4，5)-连接的拓扑网络。
第五章是对本文工作的总结与展望。