离子液体是由有机阳离子和无机或有机阴离子组成，-50～200℃下呈液态，几乎无蒸汽压，与有机溶剂相比，具有液态范围宽、导电性好、电化学窗口宽、不易燃烧等独特属性。离子液体作为一种特殊的软功能材料，在新型功能材料、有机合成、分离提纯、生物催化等诸多领域有着非常突出的应用。离子液体的最大特点之一是可设计性，通过改变或修饰阴阳离子的结构，能够设计合成出不同结构和物理化学性质的离子液体，以满足特定的应用需求。作为一类新型的物质体系或软功能材料，离子液体的研究仍然处在初期阶段，基础数据不足，关于离子液体分子结构的解析、分子结构与其物理化学性质之间的关系以及分子设计方法等基础理论研究相对滞后，特别是，功能离子液体的种类及相关基础理论的研究更加缺乏，严重影响了离子液体这类新型功能材料的应用与发展进程。本论文以设计、合成磁性及可聚合性的双功能离子液体为研究目标，从分子设计出发，设计并合成了新型系列N-乙烯基咪唑类卤离子液体、系列N-乙烯基咪唑类铁磁性离子液体及系列N-乙烯基咪唑类钴磁性离子液体，系统研究了分子微观结构与磁性、电导率、黏度、表面性质、溶解性等的构效关系，并将N-乙烯基咪唑磁性离子液体作为磁功能单体用于制备磁性离子液聚合物材料，为新型功能离子液体的设计、合成以及磁性聚合物材料的制备与应用提供了重要的研究基础和理论依据。其主要研究内容有：采用微波合成方法，以直链卤代烷烃，氯代酯为烷基化剂，与N-乙烯基咪唑进行烷基化反应，合成出了新型系列1-烷基/酯基-3-乙烯基咪唑卤[RVIM]X功能离子液体（可聚合）；以[FeX4]-及[Co(NCS)4]2-为目标阴离子，分别合成了可聚合的系列1-烷基/酯基-3-乙烯基咪唑四卤合铁[RVIM][FeX4]和1-烷基-3-乙烯基咪唑四异硫氰合钴(RVIM)2[Co(NCS)4]磁性双功能离子液体；首次获得了四乙烯基二异硫氰根合钴[Co(VIM)4](NCS)2金属有机配合物及晶体，通过晶体解析，证明了[RVIM][Co(NCS)4]双功能离子液体阴阳离子间的空间相对位置。采用B3PW91/6-311G(2d,p)密度泛函的量子化学计算方法，研究了N-乙烯基咪唑烷基化的反应机理，确定了其稳定的过渡态结构和产物结构。结果表明，直链卤代烷与N-乙烯基咪唑的烷基化主要以SN2亲和取代反应为主，并计算得到了相应的热力学函数，解释了直链卤代烷链长对[RVIM]X离子液体烷基化反应的影响原因，为[RVIM]X离子液体的设计、合成提供了一定的理论依据。采用DSC测定方法，成功测定、绘制了[BVIM]Cl—FeCl3二元体系相图，研究了[BVIM]Cl离子液体与FeCl3配比对[BVIM][FexCly]离子液体结构和组成的影响，如当[BVIM]Cl离子液体与FeCl3摩尔比为1:1时，能够合成出具有稳定性好、纯度高的N-乙烯基咪唑类铁磁性离子液体[BVIM][FeCl4]，该相图为[RVIM][FexCly]磁性离子液体的合成提供了重要的依据。采用UHF/6-31G(d)量子化学从头算方法对FeCl3及配位体系进行结构优化；通过B3PW91/6-311G(2d,p)密度泛函的量子化学计算方法、傅里叶红外光谱、核磁共振光谱、拉曼光谱和紫外光谱对合成的[RVIM]X、[RVIM][FeX4]、(RVIM)2[Co(NCS)4]功能离子液体的结构的微观结构进行研究，得到了[RVIM]X、[RVIM][FeX4]离子液体的微观结构及键长、键角、电荷分布、偶极距、离子对相互作用能等重要参数。系统研究了[RVIM]X、[RVIM][FeX4]和(RVIM)2[Co(NCS)4]功能离子液体的磁性、电导率、溶解度、表面张力等性质。将分子结构模拟结果与实验结果相结合，建立了结构与性质之间的构效关系。以(RVIM)2[Co(NCS)4]和[RVIM][FeX4]双功能离子液体为功能单体，分别制备了磁性离子液聚合物和磁性离子液凝胶，制备出的离子液聚合物、离子液凝胶具有一定的磁性和良好的热稳定性，且随着聚合物、凝胶中磁性离子液体含量的增加，磁性能与热稳定性增强；磁性离子液体的参与，使得到的聚合物材料具有更好的稳定性。本文为磁性功能材料的研究提供了新的途径。