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本论文以4-[N，N-双(2-氰乙基)氨基]吡啶(CEAP)为构造模块和若干过渡金属组装得到了20个新化合物，确定了其中19个化合物的晶体结构。以X-Ray晶体结构分析、XRD、差热热重等手段系统的研究了氢键等分子间弱相互作用对所得配合物的组成、结构及性质的影响。所得结果表明：CEAP在和过渡金属组装成超分子化合物的过程中可形成多种氢键模式，其不仅可以和不同的金属离子组装得到不同的堆积结构，还可以通过控制反应条件和相同的金属离子组装得到不同结构和性质的超分子化合物。其中的部分化合物可相互转化，从而具有热致色变作用。本文还对配合物催化分解过氧化氢以及CEAP分子催化酰(酯)化反应进行了研究，得到了一些有新意的结果。主要工作如下：
(1)合成了4-[N，N-双(2-氰乙基)氨基]吡啶(CEAP)分子并且以其为配体合成了9种含有Co、Zn、Cu、Cd、Mn、Fe、Ni、Ag等金属的配合物，得到了其中8个配合物的晶体结构。运用X-Ray晶体结构分析、元素分析、ES-MS等手段对其结构进行了确认。通过对其结构的分析表明在这些配合物中分子具有多种不同的氢键模式，如Zn配合物(Complex2)具有的环状氢键模式；Cd配合物(Complex3)具有的一维链状氢键模式；Cu配合物(Complex6)具有的一维网孔状氢键模式；Ag配合物(Complex5)具有的二维网孔状氢键模式；Ni配合物(Complex7)具有的二维交错式网孔氢键模式等。而通过这些氢键模式得到的分子堆积结构有柱状、层状、管状等。其中四核铁配合物是现今知道的第一个具有[M4(μ4-O)(μ2-Cl)6]核的铁配合物。在这个配合物中，配合物分子通过氢键构筑出一个管状结构，水分子通过分子间弱作用稳定于管中。
(2)合成了4-[N，N-双(2-氰乙基)氨基]吡啶盐酸盐(CEAP·HCl)并以其为配体合成了11个含有Mn、Cu、Co、Zn、Fe等金属的杂化型配合物，得到了它们的晶体结构。通过对其结构的分析表明在这些杂化配合物中CEAPH+离子也具有多种不同的氢键模式，如Co配合物(Complex10)具有的Y-型链氢键模式；单核铁配合物(Complex13)中具有的一维螺旋链氢键模式；双核铁配合物(Complex14)中具有的二维网孔型氢键模式；黑色Cu配合物(Complex20)中具有的二聚环状氢键模式；橙色Cu配合物(Complex17)中具有的双螺旋管状氢键模式等。而通过这些氢键模式得到的分子堆积结构有夹心层状、柱状、层状、管状等。在单核铁配合物中，CEAPH+通过氢键形成的一维阳离子链中不仅具有左手螺旋链，也具有右手螺旋链，这种同时具有两种手性螺旋链的结构并不多见；此外，氢键还使得FeCl4-阴离子通过第二配位层具有了手性，并且阳离子链对阴离子具有手性识别作用。在双核铁配合物中，阳离子形成了二维网孔层面并且通过氢键对[Cl3Fe(μ-O)FeCl3]2-阴离子起着稳定作用。配合物中Fe-O键长为1.7158(5)A，通过对晶体数据库以及文献的检索发现，这个键长在所有具有[Cl3Fe(μ-O)FeCl3]2-的结构中是最短的一个。在橙色铜配合物中，CEAPH+离子通过氢键构筑出一个双螺旋结构，水分子和阴离子通过氢键作用稳定于双螺旋结构构成的管中。
(3)通过对反应体系的溶剂、反应体系的PH值、反应的温度和时间的控制，利用CuCl2·2H2O和CEAP·HCl可控的合成了6种杂化型Cu配合物。运用X-Ray晶体结构分析、差热热重、XRD等手段研究了绿色铜杂化配合物的热致色变性质以及6种杂化型Cu配合物之间的相互转变关系。实验结果表明：绿色铜(Complex15)配合物可通过在空气条件下加热、室温下暴露于空气中、久置于溶液中和室温饱和水蒸气条件下转变为橙色铜配合物。其中层状堆积结构的绿色铜在室温下空气中或放置于溶液中时，可以单晶态——单晶态的转变为双螺旋管状的橙色铜配合物(Complex17)，这一过程已经通过X-Ray晶体结构分析以及XRD得到证实。此外绿色铜配合物在氮气保护下还可以转变为红色铜(Complex18)。这说明绿色铜配合物在加热条件下的变化是非常复杂的，不能排除它在不同条件下通过不同的中间态发生转变的可能性。红色铜配合物在空气中、溶液中或饱和水蒸气条件下也会转变为橙色铜，而且当红色铜配合物在乙醚—甲醇混合溶剂中回流数小时后会转变为黑色铜配合物。而黑红色铜配合物(Complex19)在乙醇中回流或附着溶剂暴露于空气中后也会转变为黑色铜。这些转变结果进一步证实了氢键等分子间弱作用在配合物空间堆积中起着重要的作用。
(4)分别选择了7种CEAP配合物和7种CEAP·HCl杂化配合物催化分解过氧化氢的性质进行了研究。实验表明，以CEAP为配体的Co配合物(Complex1)和Mn配合物(Complex9)具有较好的催化过氧化氢分解的能力，其放氧的起始转化速率分别为3.54s-1和2.57s-1。这一结果与其它大环类Mn酶模拟物处于一个数量级。实验结果表明，外加杂环碱对配合物催化分解过氧化氢并没有影响。
此外，还对配合物催化分解过氧化氢的机理做了一些初步的讨论，认为配合物在催化分解过氧化氢过程中HO2-以η1方式配位形成了一种金属—过氧化加合物的中间体。
(5)以CEAP作为研究对象，利用元素分析、核磁共振、气质联用、红外光谱、电喷雾质谱等手段对CEAP催化邻氨基苯甲酸与对甲苯磺酰氯的酰化反应、吲哚与乙酸酐的酰化反应、2，4，6-三甲基苯酚与乙酸酐的酯化反应、2-苯乙醇与乙酸酐的酯化反应进行了初步的研究。实验表明，CEAP在催化这4种酰(酯)化反应中的效果都不比传统的4-二甲氨基吡啶(DMAP)催化剂差，它们的产率都超过95％。由于CEAP与DMAP相比具有成本低、合成与回收的方法简单、回收率高以及再催化效果好等优势，使得它具有很好的工业化前景。
本论文的创新之处在于：(1)以4-[N，N-双(2-氰乙基)氨基]吡啶(CEAP)为构造模块合成了20个新化合物。系统的研究了CEAP具有的氢键模式以及氢键等分子间弱相互作用对所得配合物的组成、结构及性质的影响。并且得到了第一个具有[M4(μ4-O)(μ2-Cl)6]核的四核铁配合物以及具有最短Fe-O键长的含有[Cl3Fe(μ-O)FeCl3]2-结构的配合物；证实了在含有[Cl3Fe(μ-O)FeCl3]2-结构的双核铁配合物中随着Fe-O键键长的增加，Fe-O-Fe反对称振动频率降低的规律。此外，还合成了同时具有左手和右手螺旋链的单核铁配合物以及具有双螺旋结构的橙色铜配合物。象这样由一种配体通过多种氢键模式得到多种不同结构配合物的例子还很少见。
(2)利用CuCl2·2H2O和CEAP·HCl在不同条件下选择性的合成了6种具有相近结构的杂化配合物。通过对其晶体结构的分析，阐明了氢键在分子形成中的重要作用。通过XRD、差热热重等手段研究了它们之间的相互转化关系，其中绿色铜配合物到橙色铜配合物的单晶态—单晶态转变比较少见的
(3)通过4个反应探索了CEAP对酰(酯)化反应的催化性能，并且研究了催化剂的后处理和回收利用。实验表明CEAP在一定程度上可以作为DMAP的替代品。并且CEAP所具有合成简单、污染少、后处理方便、回收利用率高等特点使得它具有比DMAP更好的工业化前景。