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金属有机轮烷骨架（Metal-organic rotaxane frameworks, MORFs）作为一类新兴的含有机械键的固态晶体材料，由于其结构的可设计性和性能的优越性近年来受到超分子、材料化学家的广泛关注。机械互锁分子(Mechanically interlockedmolecules, MIMs)，尤其是具有刺激响应特性的多稳态轮烷在固态传感、小分子释放、分子电子学、催化及智能材料研究领域具有潜在应用价值。将互锁超分子引入高度有序的固态中，现不仅成为配位化学发展的新生长点之一，而且是超分子化学通往“仿生学”的有效途径。本论文主要采用动态组合配位化学与混配体的策略，用基于瓜环（cucurbit[6]uril）的准轮烷超分子构筑块与过渡金属离子合成了一系列结构新颖的金属有机轮烷骨架化合物，探讨了这些新型骨架化合物的合成条件，考察非共价键相互作用力，准轮烷的官能团位置，辅助配体几何构型，金属离子种类对这类骨架结构的影响及规律，分析了化合物结构和功能特性间的关系。本文采用水热技术合成了12例金属有机轮烷骨架化合物，并通过IR、元素分析、热重、荧光光谱和单晶X-射线衍射分析等方法对晶体结构进行了表征与分析。对部分化合物的热稳定性、电化学性质和固体表面荧光传感性能进行了初步研究。1.设计并合成了具有氰基官能团和一定柔性的准轮烷[PCN6n]2+2[NO3-](n=3,4),在水热条件下由d10金属离子诱导自组装了三个同构的含有CB[6]的首例单结点自连接与互穿的三维金属有机轮烷骨架(MORFs)1-3。准轮烷超分子构筑块在自组装过程中构型一分为二(trans/cis-PCA64)，体现出了次级构筑块的多样性和对配位金属离子在一定条件下的选择性。晶化过程中，轮烷外非共价键相互作用力对化合物的最终结构产生了重要影响。同时初步研究了化合物1骨架的热稳定性和电化学性质。[Cu(PCA64)(PCA642-)]13H2O (1)[Zn(PCA64)(PCA642-)]13H2O (2)[Cd(PCA64)(PCA642-)]13H2O (3)2.选用并合成了端位为吡啶的准轮烷[PR6n](n=3,4)，与不同几何构型的刚性羧酸配体以及过渡金属离子，在水热条件下反应,得到9个不同维数的MORFs,其中包括1个新颖的三维网络,5个二维层状网络,3个新型一维化合物,并考察了在配位驱动自组装过程中，超分子构筑块与辅助配体的协同作用以及金属阳离子的配位倾向对骨架拓扑的影响。[Co(BTC)(PR64)0.5(H2O)4]6H2O (4)[Ni(BTC)(PR64)0.5(H2O)3]6H2O.(5)[La(m-BDC)(m-HBDC)(NO3-)(PR64)0.5(H2O)2]7H2O (6)[Zn(BPDC)(PR64)0.5(H2O)]2.5H2O (7)[Zn(PR64)0.5(m-BDC)(H2O)]3H2O (8)[Cd2(BDC)3(PR64)]9H2O.(9)[Cd(BDC)(PR63)(NO3-)2(H2O)]8.5H2O (10)[Co(BDC)(PR63)(NO3-)2(H2O)2]4.5H2O.(11)[Co(BTC)(PR63)0.5(H2O)2]6H2O (12)化合物4-8是[PR64]、均苯三甲酸，间苯二甲酸或联苯二羧酸分别与4种金属离子形成的一维或二维的聚轮烷，其中化合物6是一例含有准轮烷的“三明治”型超分子，化合物7是第一例“楼梯”形聚轮烷，化合物8为二维六边形骨架；采用对苯二甲酸为辅助配体则获得了化合物9，9为首例以轮烷为柱的柱层型三维骨架化合物。化合物10-12是[PR63]、对苯二甲酸或均苯三甲酸构筑的二维四边形网络。化合物8体现出了良好的固体表面镧系离子荧光传感特性。