超分子化学是目前化学研究的热点之一。瓜环家族（cucurbiturils，Q[n]s）是一类新型的主体大环化合物，具有大小一定的疏水空腔，端口分布着亲水的羰基，良好的键合位点，可以通过氢键、疏水作用和离子-偶极作用键合某些离子和分子，形成包结络合物。瓜环能与有机分子形成包结配合物，与带正电荷的分子更能形成稳定配合。其特殊的化学稳定性使瓜环可用于多种苛刻的介质和条件，因此，瓜环化学受到大环及超分子化学、环境化学、催化化学、材料化学、生物化学等国内外相关学科研究者越来越多的关注。瓜环作为大环化合物的新成员，在药物（医药、农药）分子的识别、分子自组装以及相关的应用基础研究方面还是一个崭新领域。探索瓜环在促进药物的稳定性，改善疏水性农药的溶解性等方面的应用基础，为瓜环化学拓展新的方向，同时也可为新农药创制提供新的思路。实现这一新型大环化合物对药物分子改性、开发新的药物载体以及对药物分子设计，提供理论依据和应用前景。以喹啉衍生物类药物为研究对象，系统的研究了不同端口及空腔直径的六、七、八元瓜环（Q[6、7、8]）与之相互作用的性质，考察不同聚合度的瓜环在自组装相互作用过程中所表现出的分子识别性能。利用¹H NMR以及荧光技术考察了Q[6、7、8]与2-苯基喹啉、N-正丙基溴化异喹啉、3-氨基喹啉及7，8-苯并喹啉的相互作用。两种方法的考察结果均表明，2-苯基喹啉能与这三种瓜环发生相互作用，其中Q[6]、Q[7]与2-苯基喹啉形成化学计量比为1：1的稳定包结配合物，包结常数分别为1.6×10⁴和3.2×10³ L·mol^-1。Q[8]能与2-苯基喹啉形成1：2包结物。¹H NMR测定结果还表明，3种瓜环均能与N-正丙基溴化异喹啉相互作用，其化学计量比均为1：2；Q[7]与7，8-苯并喹啉相互作用，化学计量比约为1：1。荧光法也表明Q[8]能与N-正丙基溴化异喹啉、3-氨基喹啉及7，8-苯并喹啉发生相互作用，并且荧光强度随瓜环浓度增加而下降，其化学计量比为1：2。同时，讨论了上述主客体包结配合物的作用模式。首次观察到一类瓜环诱导喹啉及衍生物的流体室温磷光（RTP）现象，这一现象是由于Q[7]或Q[8]与发光分子形成稳定的包结配合物，在重原子效应下产生的。研究和比较了影响发光体RTP的主要因素，如瓜环种类、瓜环用量、重原子种类及用量、除氧剂的选择；探讨了pH变化对体系的包结作用、RTP的影响；测量和比较了不同瓜环诱导剂对各体系RTP寿命的影响。在Na₂SO₃存在下，磷光体／Q[8]／KI体系的RTP寿命通常都长于磷光体／Q[8]／TINO₃体系。同时，对同一体系，以TI⁺为重原子微扰剂所产生的RTP强度要大于Γ作重原子的体系。相反，在低pH值时，对于稳定的化学计量比为1：2的Q[8]与发光体三重包结物，观察到弱的Q[8]的诱导RTP效应；在高pH值时，观察到的是强而稳定的Q[n]诱导这些喹啉及衍生物的RTP效应，并且形成的是1：1的Q[8]与发光体包结作用。研究Q[n]浓度对体系RTP发射强度的影响发现，Q[n]最强的诱导作用是在低主客体化学计量比时，比值接近1：1。实验结果也显示了Q[n]诱导RTP体系具有较好的分析特性，可以利用Q[n]-RTP体系作为测定喹啉及其衍生物方面的应用。这是流体室温磷光一类新方法，也是室温流体磷光方法在瓜环化学中是首次发现。实验发现，Q[8]不论是在TI⁺还是在Γ存在下，都能诱导上述6种喹啉及衍生物产生RTP发射，但对于异喹啉，只有Q[7]在TI⁺作重原子时，能够对其产生RTP诱导作用，这也体现了瓜环的分子识别性能。因此可以根据不同瓜环对不同发光物质的诱导作用的选择性，以及不同重原子微扰剂体系的磷光寿命的差异，建立对喹啉类药物分子的选择性和时间分辨的分析测量体系。利用荧光光谱、紫外光谱和核磁共振方法研究瓜环与药物分子相互作用的性质、作用机理：对体系分析性能的测定，以及建立性能优越的分析方法，对于扩大瓜环在药物制剂、药物分离、药物分析中的应用具有现实意义。利用荧光光谱、紫外吸收光谱和¹H NMR技术研究了Q[8]与诺氟沙星、左氧氟沙星、氧氟沙星、依诺沙星4种喹诺酮类药物客体分子的相互作用，考察了pH对主客体体系作用的影响。实验表明，在pH为2.5～8.0的范围内，Q[8]与四种客体都能够发生相互作用，形成化学计量比为1：1的稳定的超分子体系，稳定常数达103-104 L·mol^-1数量级；在碱性条件下，体系发生离解，客体分子游离。这一实验现象提供了瓜环对药物分子包结释放可控性研究的启示。对超分子体系的分析性能进测试的结果表明，本研究体系可以作为上述药物测定方法的补充。以Q[7]和新型椭圆型改性瓜环一对称四甲基取代六元瓜环（TMeQ[6]）为主体，选择联吡啶类除草剂4，4’-联吡啶的盐酸盐（44）以及N，N’-二甲基4，4’-联吡啶的盐酸盐（dm44）为客体的主客体相互作用进行了考察。结果表明，Q[7]与客体44以及dm44作用体系中，客体在Q[7]内腔中呈倾斜状分布的几率最高。并用核磁共振、循环伏安以及紫外吸收光谱对实验结果进行了印证和补充，验证了TMeQ[6]与客体44以及dm44可发生较强的相互作用，形成一维的自组装超分子结构。核磁共振以及循环伏安法的实验结果表明，没有观察到Q[6]与客体44及dm44的明显作用，而紫外吸收光谱方法证实，Q[6]与客体44确实存在一定的相互作用，比较主客体的结构特征，该作用体系也可能存在自组装的一维超分子结构等多种作用形式。探讨了除草剂类模型分子与瓜环相互作用的模式。以瓜环为分子组装单元，利用其特殊的疏水性三维笼状结构和亲水性羰基端口的结构特征，采用交替沉积超分子膜组装技术，以萘为荧光探针分子与Q[8]形成主客体包结配合物，壳聚糖为层状连接分子，利用分子间弱相互作用为推动力；选择二茂铁为电活性探针，与Q[7]形成主客体包结配合物，金胶体颗粒为层状联接单元，在载体上实现了瓜环的交替层状自装，用光谱技术、电化学技术研究和表征薄膜性质。这是一类能在纳米层次可控厚度的多层发光或导电超薄膜。利用Q[7]的微孔作为稳定和绝缘的保护壳，以苯胺为客体，Q[7]为主体，主客体形成稳定的包结配合物，使穿套于瓜环内腔的苯胺发生聚合反应，构建了具有稳定和绝缘性且两端无封堵的聚苯胺纳米分子线。用紫外、红外吸收光谱及原子力显微镜等多种方法进行了结构表征。无论是超分子层状组装膜还是具有特殊性能的聚苯胺纳米分子线在分析化学、药物化学及材料化学等领域都具有潜在的应用价值。探索以瓜环为分子容器的超分子组装方法研究，为进一步开展瓜环在药物捕集、缓释、功能材料或传感器等方面的应用奠定基础。