超分子化学的提出对化学界有着划时代的意义,它使人们认识到分子不再是保持物性的最小单位,功能产生于超分子组装体之中。大环化学作为超分子化学发展的重要推动力,受到超分子化学家的持续关注。2008年,一类新的大环分子柱芳烃被设计并合成。与之前冠醚、环糊精、杯芳烃和葫芦脲这四代经典的大环分子相比,柱芳烃有着独特的对称柱状结构,易于修饰并且能够在有机溶剂和水中都有良好的溶解性等优点。自报道以来,柱芳烃经过了整整十一年的发展,已经逐渐成为超分子化学的研究热点之一。基于柱芳烃的主客体化学应用广泛,在超分子凝胶,光捕获材料,生物材料,吸附与分离,表界面等领域都大放异彩。基于前人的基础上,本人博士期间的工作主要围绕柱芳烃的组装体来进行研究,包括刺激响应性组装体的构筑以及在检测,互穿结构,生物等方面的应用。本论文将通过以下四个工作阐述基于柱芳烃的组装体的构筑及其相关应用的研究。我们在尺寸选择性络合的基础上,基于水溶性柱[7]芳烃和含有NDI基团客体的主客体识别构筑了一个双重响应性的超分子两亲,并且探究了它们的自组装性质。单独的客体在水中自组装成纳米纤维,而主客体络合物能自组装形成纳米球的结构,且其形貌能够通过调节溶液的pH或者加入α-CD而发生改变。这个双重响应性超分子两亲构筑的纳米结构能够被潜在的应用在生物领域,比如药物传递和控制释放。我们构筑了一个基于柱[5]芳烃主客体识别体系的新型超分子聚合物交联网络。我们合成了一个主链上含有四苯基乙烯单元并且侧链上修饰了中性的柱芳烃共轭高分子。由于四苯基乙烯的聚集诱导发光性质,这个聚合物会发射荧光。加入交联客体后,形成了一个超分子聚合物交联网络,并且能够有效地激活聚集诱导增强发光性质使得该体系的荧光增强。所构筑的超分子聚合物交联网络可以用来检测溶液及空气中的硝基爆炸物。该工作结合了超分子化学以及共轭高分子材料学,为实现多功能新材料的设计与发展提供了一个新的思路。我们基于柱[5]芳烃和吡啶碘盐客体的离子对识别构筑了两个新型的[2]准轮烷和[3]准轮烷。核磁氢谱,NOESY和单晶结构都证明了这两个准轮烷结构能够在溶液和固态下稳定存在。除了吡啶阳离子和BrP5之间的电荷转移和氢键相互作用,紧密离子对中的碘离子提供的多重C-H…I-相互作用也能够协同增强这个主客体的络合作用。我们期望这个工作能够提供构筑多种离子对识别体系的思路和探索基于柱芳烃新型的互穿结构,并应用于传感器、分子机器、超分子凝胶等。我们构筑了一个具有pH响应性的活性氧(ROS)开关。这个开关是一个含有四苯基乙烯的光敏剂客体和水溶性柱[5]芳烃主体的主客体络合形成的准轮烷。这个准轮烷在中性的溶液中不发荧光并几乎不产生ROS,然而当调溶液pH至酸性后,它就会发出很强的红色荧光并具有很高的ROS产率。荧光和紫外可见光谱,激光扫描共聚焦显微镜成像实验和MTT细胞毒性实验证明了这个开关的成功制备。此外,这个准轮烷能够选择性地在溶酶体部位成像,表明它被细胞内吞后仍然能够稳定存在并保留pH响应性。我们希望这个工作能够激发主客体识别在生物材料尤其是主动靶向,控制释放,智能开关等领域的应用。