双氮杂环配体和双咪唑盐化合物能与过渡金属离子以多种模式配位,生成具有新颖结构的金属大环络合物或穴状络合物,这些金属络合物在主-客体化学、催化化学、材料化学和生物化学等领域都具有十分重要的应用。本文首先在文献基础上综述了N-杂环卡宾的电子结构、合成方法、反应性及金属N-杂环卡宾化合物在催化和分子识别中的应用。并在此基础上设计合成了几种新型双氮杂环配体和双咪唑盐化合物,利用这些配体与过渡金属化合物反应,制备出一系列具有特异结构的环状过渡金属络合物,并利用元素分析、1HNMR、13C NMR、FT-IR、ESI-MS、X-ray单晶衍射分析等对这些化合物的结构和性质进行了研究。　　 1.合成了二芳基亚甲基桥联的新型双齿氮杂环配体L1-L3,它们与过渡金属化合物络合,得到新型金属环番化合物；研究发现,桥联双咪唑类配体L1和L2分别与金属离子Co2+、Cd2+形成类杯[4]芳烃的金属环番；而桥联双三氮唑配体L3分别与金属离子Cu2+、Cd2+、Ni2+形成新型的M(L3)2型双大环金属环番化合物。　　 2.合成了双咪唑盐卡宾前体L4-L16,用卡宾前体与过渡金属化合物反应,得到由金属N-杂环卡宾构建的新型金属环番。研究发现,N-杂环卡宾前体L4b与Ag2P在DMSO中避光反应得到[2+2]型大环银卡宾络合物；N-杂环卡宾前体L4a与Pd(OAc)2在THF中反应,可直接得到与银卡宾类似的[2+2]的大环钯卡宾金属络合物,对其晶体结构研究发现,该金属环番有较大的空腔,并且包结了二氯甲烷和正己烷；在此基础上,研究了L4a-Pd金属卡宾催化的取代芳基的Suzuki偶联反应和Heck反应,结果显示L4a-Pd对吸电子取代基的溴代芳烃具有很好的催化活性。　　 3.合成了由咪唑盐构建的含荧光团的大环分子化合物1-4,利用荧光光谱分析等手段测定了所合成的不同结构的荧光大环化合物作为阴离子受体对不同阴离子的识别性质。结果显示,大环化合物2对H2PO4-具有很好的识别效果。