过渡金属簇合物通常具有独特的结构和新颖的性质,研究功能化的簇合物的合成一直备受关注。然而,实现金属簇合物的可控合成仍然是该领域面临的巨大挑战。利用多齿配体与多金属离子配位是制备金属簇合物的关键。硅氧烷[RSiO15]n多以低聚物形式存在,具有高耐热性和化学稳定性。硅氧烷中含有许多具有配位活性的氧原子,是构建金属簇合物的理想配体。本论文以硅氧烷为配体,采用溶剂热的方法,合成出一系列结构新颖的金属簇合物,在结构表征的基础上,研究了它们的催化和磁性等方面的性质,具体内容如下:Ⅰ.高核CO(Ⅱ)硅氧烷纳米笼的合成及性质研究。用多齿硅氧烷配体和吡唑配体合成出了两个飞船状的高核Co(Ⅱ)硅氧烷纳米笼{Co8[(MeSiO2)4]2(dmpz)8}(1)和{Co8[(PhSiO2)4]2(dmpz)8}(2)(Hdmpz=3,5-二甲基吡唑),结构中CO8骨架由八个四面体构型的Co(Ⅱ)离子组成,排列成环状,并被两个(MeSiO2)44-配体上下覆盖,辅助配体3,5-二甲基吡唑排列在环的外侧。我们利用高分辨率质谱对这两个配合物的溶液稳定性进行了探究,通过分析,发现每个组分都含有{CO8}的骨架结构,证明了配合物在溶液中的稳定性。磁性分析表明,配合物1中CO(Ⅱ)离子之间具有反铁磁相互作用。在探究配合物的催化性质时我们发现这两种催化剂在温和条件下均表现出良好的催化活性,在实验的基础上,提出了 Co-N协同催化酮的硼氢化的机理。Ⅱ.具有单分子磁体性质的Co(Ⅱ)硅氧烷簇合物的合成及性质研究。以硅氧烷为配体通过溶剂热的方法合成出了一个八核 CO(Ⅱ)簇合物{Co8(OH)2[(MeSiO2)6]2(bpy)2(Obpy)2}(3)(bpy=2,2’-bipyridine,HObpy=2,2’-bipyridine]-6(lH)-one)。碟状的CO8核夹在两个处于两极的六元环硅氧烷配体(MeSiO2)6中,最后在赤道区域被两个bpy(bpy=2,2’-联吡啶)和两个Obpy(Obpy=[2,2’-联吡啶]-6(1 H)-one)配体包围。MeSi(OMe)3和bpy都经历了原位转化,分别生成了硅氧烷配体(MeSi02)6和Obpy配体。研究发现,bpy的羟基化及OH-为配合物的组装提供了额外的配位点,使配合物形成了更高核的簇。我们分别用冷喷雾质谱和碰撞诱导解离质谱研究了配合物3在溶液中的稳定性和在气相中的碎裂方式,结果表明CO8核不管在溶液中还是气相中都是很稳定的。磁性分析表明配合物3具有单分子磁体的性质-慢磁化弛豫现象。Ⅲ.具有光致变色性质的功能化Zn(Ⅱ)-硅氧烷纳米笼。我们以芳香偶氮吡唑为辅助配体成功合成得到了一个具有光致变色特性的八核Zn(Ⅱ)-硅氧烷多核金属有机纳米笼{Zn8[(MeSiO2)4]2(azopz)8}(4)(Hazopz=3,5-dimethyl-4-(phenyldiazenyl)-1 H-pyrazole)。X射线晶体学研究表明,Zn8核含有八个四面体Zn(Ⅱ)离子,它们以环的形式排列,由两个分布在上下两层的(MeSiO2)44-硅氧烷配体和辅助的azopz-离子包裹。偶氮离子以反式构型排列。此外,我们用紫外可见吸收光谱和核磁氢谱详细研究了配合物4的光致变色行为,结果表明,配合物4在从顺式到反式和从反式到顺式两种情况下的异构化效率均能接近99%。