离子对取代基团是由阴离子和阳离子构成的一类新型取代基团,和常规取代基团一样也能调控化合物的理化性质和反应活性。由于离子盐阴阳离子的组合丰富,更换阴离子或阳离子简单方便,所以离子对取代基在调控化合物性质方面比常规取代基具有更大的优势。离子对取代基对化合物性质的调控与离子对取代基的位阻效应、溶剂效应和电子效应有关。然而,有关系统研究离子对取代基的电子效应的工作还未见报道。本论文选择离子对取代基修饰的单取代苯作为模型分子来研究离子对取代基的电子效应。通过13C NMR实验和量化计算相互佐证的方法得到离子对取代基的Hammett常数,并预测了89种常见离子对取代基团(其中包含77种-阳离子/阴离子型和12种-阴离子/阳离子型离子对取代基)的Hammett常数。研究表明：无论是-阴离子/阳离子型还是-阳离子/阴离子型离子对取代基,它们都是吸电子基团,并且电子效应的强弱可以在较大范围内改变。我们的结论加深了对离子对取代基团推拉电子能力的认识,为以后设计功能化的离子对取代基修饰的化合物提供了电子效应的数据。接着,我们研究了-阳离子/阴离子型离子对取代基电子效应与对应离子对取代基修饰的金属席夫斯碱催化剂催化活性之间的关系。研究表明：大尺寸的-阳离子/阴离子型离子对取代基的Hammett常数与对应离子对取代基修饰的金属席夫斯碱催化剂催化活性(反应能垒或者 TOF)有较好的线性关系。本研究建立了一种采用离子对取代基的Hammett常数来预测催化剂催化活性的简便方法,为以后设计或者筛选高活性催化剂架起一条捷径。然后,我们合成了一系列含有不同离子取代基的Mn-[Salen-Mim] [X]2 (X=Br, NO3, PF6, BF4, ClO4, BPh4,Tf2N)乙酰丙酮类金属配合物,并研究了不同离子对取代基对金属配合物顺磁参数的变化规律。研究表明：不同离子对取代基不仅能影响金属配合物在不同溶剂中的溶解性,而且能影响EPR谱图的g值、线型、裂分、A值。最后,为了排除金属化合物分子中传统取代基团溶剂效应的干扰,我们选择了螯合型离子液体作为例子来说明离子对取代基的溶剂效应对金属化合物性质是如何影响的。我们研究了含有不同离子对的螯合型离子液体对其溶液体系相互作用的影响。随着DMSO浓度的增加,两种不同阴阳离子对的螯合型离子液体阴离子[Mn(hfac)3]-配体hfac上的C2-H都发生了红移,而C=O、C=C伸缩振动峰都发生了蓝移,溶剂效应对螯合型离子液体产生了很大的影响。螯合型离子液体[C10Mim][Mn(hfac)3]的阳离子[C10Mim]+和阴离子[Mn(hfac)3]-中的C2-H是DMSO-d6中甲基C-D伸缩振动的蓝移的主要原因。通过电子顺磁共振(electron paramagnetic resonance, EPR)研究发现减少氢键作用位点或者改变溶剂,或者改变离子液体的浓度都不会改变中心金属的晶体场。由此说明离子对取代基的溶剂效应只对离子对取代基产生影响,而对中心金属几乎没有影响。