超分子化学是分子科学的前沿研究领域。在超分子化学的发展过程中,金属大环化合物的研究占据了重要地位。近年来,通过配位键导向自组装构筑超分子有机金属大环引起了人们的广泛关注,原因是该类大环化合物在主客体化学、催化、材料科学和纳米医学等方面体现出了巨大的应用前景。基于有机金属大环在超分子化学中的重要地位,本文系统研究了多官能团化的有机金属大环化合物的合成、结构及初步的光电性能。主要有以下几方面工作：1.我们成功设计合成了一系列新颖的60°树枝状双铂受体基元砌块,其与线性给体基元砌块通过[3+3]配位键导向自组装构筑了金属树枝状三角形大环。所有新颖金属大环的结构通过核磁(1H和31P)、二维扩散排序核磁共振谱(DOSY)、质谱(CSI-TOF-MS)和元素分析等分析测试手段得到了表征。通过PM6半经验分子轨道方法模拟了所有树枝状超分子三角形大环的几何结构,深入地对其形状和尺寸进行了研究。2.系统研究了如何通过配位键导向自组装构筑多官能团化的树枝状菱形大环。我们采用新颖的60°树枝状吡啶给体分别与一系列官能化的120°双铂受体组装以高产率构筑了不同尺寸和不同形状的[G-1]-[G-3]树枝状菱形大环。所有菱形金属大环的结构通过核磁(1H和31P)、质谱(CSI-TOF-MS)和元素分析等分析测试手段得到了表征。通过PM6半经验分子轨道方法模拟了所有树枝状菱形大环的几何结构,明确了其形状和尺寸。此外,我们通过电化学测试手段研究了含有二茂铁功能性基团的菱形有机金属大环的电化学性质。3.基于前面的研究工作基础以及化合物芘独特的荧光特性,我们将芘功能性基团引入到体系中成功合成了120°双铂受体,进而通过[2+2]配位键导向自组装构筑了一系列含有不同芘个数且具有不同尺寸的菱形有机金属大环,并对这些金属大环的光学性质进行了研究。4.我们设计将反式铂络合物与树枝状分子中炔基的C-H偶联反应作为核心步骤,合成了不同角度的双金属树枝状大分子。通过核磁(1H,13C和31P)、元素分析和质谱(MALDI-TOF-MS和CSI-TOF-MS)等分析测试手段表征了双金属树枝状大分子的结构。电化学研究表明,所有大分子中的氧化还原部分都是稳定、独立且具有氧化还原活性的。此外,所有的金属树枝状大分子均发生单电子转移的氧化还原反应,并且分子尺寸的增加不会对金属树枝状大分子的扩散系数产生显著的影响。5.基于四硫富瓦烯类化合物在富勒烯识别方面的应用,我们设计、合成了具有合适的空间间隔且通过共价键相连的“镊子”识别片段,其与不同的配体通过配位键导向自组装构筑了一系列确定形状和不同尺寸的有机金属大环。同时,我们对所得到的功能化有机金属大环在富勒烯识别方面的应用也做了初步研究。