含过渡金属的杂环化合物因其特殊的分子结构、化学活性以及潜在的应用价值,在金属有机化学中居重要地位。本论文通过对含双季鳞金属苯的反应性研究,合成了一系列新颖的锇、钌杂环化合物,并对其进行了全面表征,同时对部分产物的反应活性及光学性能进行了初步研究。此外,根据配位立体化学的基本原理,设计、合成、分离并表征了具有手性的半胱氨酸配位钌苯,并发现了此手性钌苯中心金属绝对构型翻转的有意义现象。全文共分为六章:　　 第一章为绪论,结合本论文的核心内容,分别总结了金属苯的反应性及“第一、二过渡系金属构筑的金属苯”、金属环己二烯、金属配位联烯的研究进展;并阐述了手性配合物的立体化学原理。此外,还简述了论文的主要设想和目的。　　 第二章主要研究了金属苯的亲核加成反应。考察了具有双季鳞取代基的锇苯和钌苯与亲核试剂DPPM的亲核加成反应,由此获得少见的金属杂环己二烯和环状金属配位联烯。该反应可视为由金属苯制备含不同金属和取代基的环状金属配位联烯的简单、有效的合成方法,对反应中多种中间产物进行的分离和表征,明晰了反应机理。　　 第三章主要制备了一系列具高稳定性的多环钌苯配合物。考察了经由芳香亲核取代反应制备的多环钌苯配合物3-3与还原性试剂、酸性试剂和碱性试剂的反应,由此获得一系列稳定的多环钌苯配合物及其衍生物。同时,对这些多环钌苯配合物在固体状态和溶液状态的热稳定性进行比较,并对它们的热分解产物进行了分离和表征。结果表明:经由8-羟基喹啉亲核取代获得的多环钌苯配合物的热稳定性相对单环钌苯有显著的提高,部分产物的固体样品甚至可以在空气氛中耐受170℃的高温长达5小时而不发生明显的分解。此外,还初步研究了多环钌苯配合物的发光规律。　　 第四章主要研究了金属苯与环状金属配位联烯之间的相互转化。通过8-羟基喹啉配位的锇苯4-1在强碱性条件下的水解反应,得到了环状锇配位联烯4-3。4-3与过量的PPh3或8-羟基喹啉在氯仿溶液中高温加热又可以转化成相应的锇苯,同时研究中还发现了4-3配位联烯末端碳原子的亲核取代反应。此外,在尝试4-3与溴的反应中,获得了锇杂环戊二烯酮化合物。　　 第五章主要研究了手性钌苯配合物中心金属绝对构型的翻转。研究发现,1,10-菲哕啉配位的钌苯在生理pH值条件下能够选择性的结合L-半胱氨酸,产生的手性钌苯配合物在室温下72小时内会发生中心金属手性构型的自动翻转,其中可能涉及非常有趣的分子内静电相互作用。如用D-半胱氨酸代替L-半胱氨酸,则具有相反的动态立体效应,这两个过程均为圆二色(CD)光谱和核磁(NMRl)波谱跟踪实验所证实。此外,利用手性高效液相色谱(CHPLC)对手性钌苯配合物进行分离和提纯,获得四种单一手性的光学异构体,在进行了CD光谱、NMR谱图、X-射线单晶衍射以及理论计算模拟CD光谱的精细分析后,确定了产物的结构,并关联了相应的手性钌苯配合物的绝对构型。进一步的研究发现,通过pH值的变化可实现对手性钌苯配合物中心金属的构型翻转的简便调控,具有开发为手性光学开关的潜在可能性。　　 第六章总结了本论文研究工作的创新性,并对后续的工作进行了展望。