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分子磁双稳态材料有可能做为分子记忆材料，在应用技术领域已经引起广泛关注。在化学体系中，作为分子记忆器件的一个重要条件是分子存在两种不同的稳定态(或准稳定态)，在一个适当和可控的外界微扰(如光、热、压力等)下会导致两种状态的互变，从而实现开关和信息存储的功能。研究表明，只有具有磁滞回现象的磁双稳态材料才具有真正的磁记忆功能。目前寻求新的具有磁记忆功能的双稳态材料是非常热门的一个课题。
本文的第一章主要是关于一类新的磁双稳态材料的研究。我们发现[Ni(Ⅲ)(dmit)2]·—化合物由于具有较多的S…S相互作用，而能产生滞回所必需的协同效应。根据高低温的晶体结构数据，我们探讨了该复杂体系的相转变与协同效应之间的必然联系。
另一方面，由于螺旋拓扑结构在生物体(蛋白质和胶原体)、石英和单壁碳纳米管及人工和自然纤维型材料中广泛存在，引起了科学家的广泛注意。它们不仅具有非常美丽的拓扑结构，而且在很多方面有很好的应用前景。寻求新的具有螺旋结构的配位聚合物是金属．有机组装化学领域的研究热点之一。合理的设计和组装具有新的螺旋拓扑结构的金属有机框架结构是对化学家的挑战。其中，有目的地设计能形成螺旋拓扑结构的有机多功能配体是十分必要的。
本文的第二部分主要集中在螺旋配位聚合物的组装上。针对螺旋配位聚合物的组装，我们有目的地设计和合成了几种与金属离子组装能够形成螺旋拓扑结构的新的多功能芳香四羧酸配体。利用这些配体与金属离子的组装，得到了系列新奇的具有螺旋拓扑结构的配位聚合物。
1、含金属自由基Ni(Ⅲ)(dmit)2]·—的磁滞回双稳态材料及其相转变研究
在不同条件下挥发含[NiⅢ(dmit)2]·—和NO2bzql+的丙酮溶液，得到三种离子对化合物：[NO2bzql][NiⅢu(dmit)2](1α)，[NO2bzql][NiⅢ(dmit)2]·CH3COCH3(2α和2p)(dmit=2-thioxo-1，3-dithiole—4，5—dithiolate，NO2bzql+=1-(4-nitrobenzyl)—quilorinium)。此外，在120℃下加热化合物2α 10～30分钟得到1β相。尽管1α，2α和2β在室温下都显示出阴离子二聚结构，他们却具有不同的阳离子和阴离子堆积模型。1α，2α和2β都显示出磁滞回双稳态性质，其中1α的滞回达到55K。运用UBPW91/LANL2DZ方法对化合物2α的高低温的磁相互作用进行了量化研究，并根据高低温晶体学数据参数对化合物2a的相转变进行了合理解释。
2、运用一个新的灵活性配体(H4ODPA)与d10金属离子组装得到的两种手性螺旋配位聚合物：结构、荧光和非线性光学性质研究
通过新的灵活性配体2，2，3，3—H4ODPA(2，2，3，3—oxydiphthalic acid)与M(NO3)2·xH2O(M=Zn，x=6，and M=Cd，x=4)在水热条件下反应得到两种新奇的螺旋配位聚合物[Zn2(2，2，3，3—odpa)(bpy)(H2O)3]·(H2O)2 (3) 和[Cd2(2，2，3，3—odpa)(bpy)(H2O)3]·(H2O)2(4)。尽管它们具有几乎相同的分子式，它们却分别具有不同的空间群P212121和P21，以及两种不同的配体配位模式。在化合物3和4的结构中，都具有同手性的螺旋链，而且每种螺旋链仅识别一种结晶学独立的金属离子。化合物3具有二维的金属有机框架结构，该结构可以看作是具有相同手性的Zn1-和Zn2-螺旋的平行排列的聚集，节点为配体的醚氧原子。化合物4具有包含相互重叠的同手性的Cd1-和Cd2-螺旋的三维金属有机框架结构。另外在化合物3和4中，金属和配体ODPA的组装在二维方向上均构成手性的鱼骨型平面。而这种鱼骨型结构都被第二配体4，4—bpy所加强。更有趣的是，化合物3和4都具有SHG效应，分别是尿素的1和0.8倍。
3、一个密集型和两个孔洞型手性金属有机框架结构：晶体结构和性质研究
通过2，2，3，3-H4odpa配体的酐2，2，3，3—odpda(2，2，3，3—oxydiphthalicdianhdride)与顺磁性金属离子在水热条件下组装，得到三种手性螺旋配位聚合物[Cu(2，2，3，3—H2odpa)(bpy)](5)，{[Ni4(2，2，3，3—odpa)2(bpy)4(H2O)]·(H2O)16}(6)和([Co4(2，2，3，3-odpa)2(bpy)4(H2O)4]·(H2O)14)(7))。化合物5结晶于P3121空间群，具有少见的手性密集型qzd 75.9拓扑结构，在此结构中，螺旋次结构具有相同的手性。配体H2odpa2-与铜离子形成3l螺旋链，同手性螺旋链通过第二配体以及氢键识别而形成手性的三维结构。化合物6和7为异质同晶，空间群为C2，具有手性孔洞骨架结构。其中配体odpa4-与镍或钴离子形成与具有同手性螺旋分布的二维平面结构，这些平面进一步被第二配体4，4-bpy联接起来形成三维手性孔洞结构。热分析及X-射线粉末衍射研究表明：化合物6在失去溶剂水分子后依旧能保持其稳定的骨架结构。相反，化合物7由于同时失去溶剂水和配位水，而发生骨架的不可逆坍塌。化合物5几乎为顺磁，而化合物6和7都表现出弱的反铁磁相互作用。
4、通过合理控制配体22，3，3-TDPDA的水解而得到的三种镍的金属有机配位聚合物：合成、晶体结构及性质研究
在水热条件下，通过合理的控制配体2，2，3，3-tdpda(2，2，3，3-tdpda=2，2，3，3-thiodiphthalic dianhydride；2，2，3，3-H4tdpa=2，2，3，3-thiodiphthalic acid)的水解而得到三种新奇的配位聚合物{[Ni(2，2，3，3-H2tdpa)(H2O)2]·(H2O)2)(8)，[Ni3(2，2，3，3-Htdpa)2(H2O)12](9)和{[Ni4(2，2，3，3-‘tdpa)(bpy4(H2O)4]·(H2O)10}(10)。在化合物8中，两个相邻的镍原子首先通过配体上的具有双齿配位模式的3-COO-及起桥联作用的配位水分子形成一维的链状结构。这些链通过单齿配位的2-COO-与镍配位形成二维的交替管状结构。在化合物9中，存在两种晶体学独立的镍原子。Nil原子首先通过9和2-COO-桥联在一起形成左右交替出现的螺旋链。这些螺旋链通过3-COO-与Ni2原子的配位形成二维的螺旋配位聚合物。化合物10具有手性的孔洞开放体系，该结构通过第二配体桥联二维的手性面而构成。热分析及X-射线粉末衍射研究表明：化合物10在失去溶剂以及配位水分子后依旧能保持其稳定的骨架结构。化合物8和9为顺磁性，而化合物10显现出典型的变磁行为。
5、有多重螺旋聚集而组成的同时具有亲水和憎水的双孔洞金属有机框架结构：相互交叉的两个反手性双螺旋与包含螺旋水链的三螺旋相邻通过配体2，2，3，3—bptc(H4bptc=1，1—biphenyl-2，2，3，3—‘tetracarboxyl acid)与Cd2+在水热条件下组装得到一个新奇的双孔洞金属有机配位聚合物[Cd4(bptc)2(bpy)(H2O)8]·5.5H2O(11)。X—射线衍射研究表明化合物具有高的对称性，空间群为/41/a。化合物11同时具有几个奇特的特点：(1)两个反手性的双螺旋相互交叉编织形成一个小的憎水的反手性空洞；(2)三螺旋结构产生大的亲水性手性交替出现的螺旋孔道：(3)每一个亲水性的螺旋管道中包含一个同手性的螺旋水链。热分析及X—射线粉末衍射研究表明：化合物11在失去溶剂水分子后依旧能保持稳定的骨架结构。据我们所知这是第一个同时具有手性和非手性孔道的配位聚合物，具有非常高的科学应用前景。
6、通过新的不对称配体23，3，4—H4bptc与Cd2+离子组装得到两种新奇的螺旋配位聚合物
配体2，3，3，4—H4bptc与Cd2+离子在第二配体4，4—bpy存在的条件下，利用水热技术得到化合物[Cd2(m—bptc)(4，4—bpy)0.5(H2O)4]·H2O(12)。而2，3，3，4—H4bptc与Cd2+离子在室温下运用溶液挥发的方法得到化合物[Cd2(m—bptc)(H2O)6]·2H2O(13)。化合物12是一个奇特的具有三螺旋和单螺旋交织结构的配位聚合物。在化合物12中，镉原子被配体的3-和4—COO—桥联形成相互平行的三螺旋结构。而三螺旋的形成为单螺旋链(—Cd2-05—Cd1-03-)n提供了机会。三螺旋和单螺旋链通过Cd2-05—Cd1交织在一起。这些交织的螺旋连接在一起形成手性面。而具有相反手性的面通过第二配体4，4—bpy桥联在一起形成三维的小孔洞化合物。据我们所知，这是第一例具有三螺旋和单螺旋相互编织的金属有机配位聚合物。化合物13包含两种结晶学独立的镉离子，Cd1原子通过相邻两个分子的3—COO-和4—COO—桥联在一起形成共边的双核金属簇合物。这些双核簇合物通过配体桥联在一起形成梯状结构。而Cd2原子通过相邻两个分子上的扭曲的2-COO—和3-COO—桥联在一起沿b轴形成手性交替的螺旋链，螺距为6.340(3)(A)。有趣的是，由Cd2所形成的螺旋链被Cd1所形成的金属簇合物所桥联形成二维的金属有机框架结构。