瓜环(cucurbit[n]urils,以下简称CB[n]s,n=4～12)是一类由亚甲基桥联苷脲单元形成的新型笼状大环化合物(图1),具有特殊的结构和性质(张桂玲等,2003;Lee等,2003;Lagona等,2005).环绕在瓜环端口极性较强的羰基形成了阳离子键和位点,可以通过离子-偶极相互作用和与脲羰基的氢键作用来键和金属离子或有机分子的带电部分;而其二甲桥甘脲的环状聚体通过所有的胺链连接成环,构成了瓜环的非极性内腔.研究表明,六、七、八元瓜环的空腔尺寸分别与α-、β-、γ-环糊精的空腔尺寸相当(Lee等,2003;Lagona等,2005)(表1).该疏水性空腔不仅易与各种有机小分子形成稳定的包结配合物或类轮烷、分子胶囊等超分子结构(马培华等,2004),还可以根据其空腔大小选择性地容纳尺寸、形状匹配的客体分子,其中具有苯基或吡啶基等芳香族基团作用点的客体易与瓜环发生相互作用(丛航等,2006). 瓜环具有刚性的结构，由冠醚、杯芳烃、环糊精到瓜环，分子结构的刚性依次增加(韩宝航等，2003 )。瓜环不能改变形状以适合客体分子，所以其配位作用必会伴随着极强的专一性和极高的缔和常数。另外，拨基氧原子和氮原子都有可能形成氢键，进而与存在的金属离子相互作用或者直接与金属离子相互作用，形成自组装的分子胶囊或主一客体实体。瓜环与金属离子配位作用的强弱与其所处介质的PH有关，且与金属离子的配位作用会影响到他们在水中的溶解度(张桂玲等，2003)，这使得在特定介质环境下，对受污染土壤和水体中的有毒有害金属进行富集和洗脱，达到净化修复的目的成为可能。本文对此进行详细论述。