本论文用2-苄氧基苯取代的氮氧自由基（NITPh-2-OCH₂Ph）与稀土离子合成了五种新型氮氧自由基-稀土配合物:[Ln（hfac）₃（NITPh-2-OCH₂Ph）（IMHPh-2-OCH₂Ph）]（Ln=Tb（1）,Dy（2））和[Ln（hfac）₃（NITPh-2-OCH₂Ph）₂]（Ln=Ho（3）,Er（4）,Yb（5））,用红外光谱进行了初步表征,X-射线单晶衍射方法测定了其晶体结构,配合物1和2中的氮氧自由基被部分还原,自由基由NITR型转换为IMHR型。配合物1-5的中心金属离子与自由基之间均为弱反铁磁性相互作用,其中1和2的交流磁化率虚部在低温下表现出频率相关性,说明二者具有单分子磁体的行为。用密度泛函理论结合对称性破损（DFT-BS）方法,以配合物的单晶结构数据为基础,分别计算了Ni（II）-氮氧自由基、抗磁金属Zn（II）或Cd（II）-氮氧自由基、双核Mn（II）配合物三个系列共六种配合物的磁偶合常数,并通过自旋密度和磁轨道探究了这些配合物中的磁交换途径。对于配合物[Ni（NIT4-py）₂（ip）（H₂O）_n]（7）,主要是通过自旋极化（SP）作用机制导致Ni（II）与自由基间的反铁磁性相互作用。配合物[Ni（IM2-py）₂Au₂（CN）₄]_n（8）中,Ni（II）的dσ_Ni（II）轨道与氮氧自由基π^*轨道正交导致强的铁磁相互作用。配合物[Zn（NIT4-py）₂（ia）]（9）和[Cd（NIT4-py）₂（ia）（H₂O）]（10）体系中,以分子间自由基NO…ON的近距离接触传递的反铁磁性相互作用为主。由抗磁配体IMHR桥连的双核Mn（II）配合物Mn₂（hfac）₄（IMHPh-2,4-（OCH₃）₂）₂（11）和[Mn₂（hfac）₄（IMHPh-2-F-5-Br）₂]（NITPh-2-F-5-Br）（12）体系中,分子内两个Mn（II）离子之间表现为弱的反铁磁超交换作用,Mn-O键长是影响Mn（II）离子之间磁交换作用强度的一个主要因素。本论文通过量子化学计算方法,对过渡金属-氮氧自由基配合物的磁交换机制和磁构关系开展了一些探索性研究,更深层次的工作有待进一步开展。