杯芳烃是若干苯酚单元通过桥联基团连接形成的一类大环化合物。杯芳烃结构中苯环下缘的酚羟基、桥联杂原子或其它功能化修饰基团是与金属离子结合的潜在配位点，不同配位点与金属离子的配位能力不同，因此杯芳烃骨架可以作为一个平台把若干个金属离子紧密地结合在一起。论文主要选用磺酰基桥联杯[4]芳烃(H4SC4A-SO2)及其磺化衍生物和对叔丁基杯[8]芳烃(H8C8A)作为主要配体，利用溶剂热方法探索出一条成熟的合成金属-杯芳烃功能化合物的方法和途径。运用X-射线单晶衍射、元素分析、热重、核磁共振、质谱、红外等手段表征了化合物的结构，并且研究了化合物对气体分子、有机化合物（如药物、染料等）的吸附性能，磁性等。研究了反应条件对化合物结构的影响规律，考察了辅助配体在构筑金属-杯芳烃功能化合物中的作用，探讨了化合物结构与性质之间的关系。具体工作如下:　　1.将四种尺寸依次增大的呈正三角形分布的芳香三羧酸(均苯三甲酸(H3BTC)，4，4，4”-苯-1，3，5-三基-三苯甲酸(H3BTB)，4，4，4”-（苯-1，3，5-三基-三（乙炔-2，1-二基））-三苯甲酸(H3BTE)和4，4，4”-（苯-1，3，5-三基-三（苯-4，1-二基））-三苯甲酸(H3BBB))引入到钴-磺酰基桥联杯[4]芳烃体系中，在溶剂热条件下，通过[6+8]聚合反应成功得到四个八面体形状的阴离子配位笼化合物，{[Co4(SC4A-SO2)(OH)]6(TC)8}6-(TC=BTC(1), BTB(2), BTE(3), BBB(4))。配位笼是由六个Co4-(SC4A-SO2)单元通过八个三羧酸配体连接生成。化合物1-4的整体结构基本一致，但是空腔体积和孔的尺寸随着三羧酸配体尺寸的增加逐步变大。其中BBB参与构筑的配位笼的外围直径为5.4 nm，内部空腔的直径为2.7nm，是目前基于杯芳烃的最大配位笼。表征了化合物的孔特性，研究了它们对N2，H2，CO2的吸附。另外，以药物布洛芬为例，研究了化合物2和4对它的吸附和释放实验。运用红外光谱、质谱、核磁共振谱等手段对吸附药物后的样品进行了表征。吸附布洛芬的样品在磷酸盐缓冲溶液(pH=7.4)中表现出缓慢释放行为。据我们所知，这是第一例杯芳烃构筑的配位笼应用于药物缓释领域。　　2.将H3BTC成功的引入到对磺酸基-磺酰基桥联杯[4]芳烃(H4SSC4A-SO2)或对磺酸基硫杂杯[[4]芳烃(H4STC4A)体系中，得到四个八面体形状的阴离子配位笼结构，{[M4(SSC4A-SO2/STC4A)(OH)]6(BTC)8}6-(SSC4A-SO2，M=Co(5)，Ni(6)，Zn(7); STC4A，M=Co(8))。这四个化合物的结构与化合物1-4类似，但不同的是有利于提高配位笼水溶性的24个磺酸基分布它们的外围。结构解析表明磺酸基没有与金属离子配位。化合物5可以在水中以液-液反应的形式或者在乙醇中以固-液反应的形式与阳离子染料（亚甲基蓝）发生作用。　　3.以叔丁基杯[8]芳烃为配体，钴和稀土离子为金属中心，在溶剂热条件下制得了6个3d-4f化合物。其中有4个十四核Co-Ln化合物，[Co8Ln6(C8A)2(O)2(OH)4(CO3)2(HCOO)2(CH3COO)4(DMF)m(H2O)n](其中DMF=N,N-二甲基甲酰胺;Ln=Sm(10), m=8, n=6; Ln=La(9), Gd(11), Dy(12), m=10, n=4)，一个十六核Co-La化合物，[Co4La12(C8A)2(O)3(CO3)7(HCOO)2(CH3COO)2(C3H6NO2)2(CH3O)2(DMF)12(CH3OH)6](13)，一个十八核Co-La化合物，[Co5La13(HC8A)2(C8A)(O)3(OH)3(CO3)7(HCOO)2(CH3COO)2(DMF)14(H2O)3(CH3OH)2](14)。以La和Gd元素为例详细研究了合成条件对产物结构的影响，表明碱的用量不同时，Co-La体系分别可以得到化合物9，13和14，而Co-Gd体系的产物均为化合物11。X-射线单晶测试表明，化合物9-14中，杯[8]芳烃以尾对尾的形式把核簇结构夹在中间生成夹心型化合物。所有杯芳烃均呈双锥式构象但是构象的畸变程度不同。每个锥式空腔下缘结合一个稀土离子，两个这样的锥式结构可以通过两个Co离子相连也可以通过一个Co和一个Ln连接。详细研究了化合物10-12的磁性，结果表明化合物的磁性随核簇中稀土离子的不同而表现出较大的差别。化合物10-12中只有化合物12在低温下表现出频率依赖特性。另外研究了化合物11磁热性质，在△H为7T，温度为4K时熵变值是14.83 J kg-1 K-1。　　4.以对叔丁基杯[8]芳烃为配体，在溶剂热条件下制得了3个3d-5f化合物，[Co2Th4(HC8A)2O2(OH)2(DMF)6](15)、[Ni2Th5(H2C8A)(C8A)O4(OH)2(DMF)5(CH3OH)2](16)、[Zn2Th6(HC8A)(C8A)O5(CH3O)(C3H6NO2)2(DMF)5(CH3OH)](17)。X-射线单晶测试表明，这三个化合物均为两个以尾对尾方式排列的杯[8]芳烃分子中间夹一个3d-5f核簇的三明治型结构。杯[8]芳烃均表现为双锥式构象，且每个锥式空腔下缘结合一个钍离子，双锥的连接处及两个杯芳烃分子之间由过渡金属离子或钍离子连接。不同过渡金属离子不同的配位环境导致三种不同核簇的形成。化合物15的磁性研究表明，该化合物在低温下表现出弱铁磁性相互作用。　　5.通过对叔丁基杯[8]芳烃与单一金属离子Mn的溶剂热反应，得到了五核结构的化合物[Mn5(H4C8A)(OH)2(DMFA)(DMF)5(CH3O)1.5(HCOO)(CH3COO)0.5](18)(HDMFA=N,N-二甲基甲酸)。5个Mn在杯芳烃和桥联羧酸根的作用下连接生成四方锥状结构。分子中，杯[8]芳烃呈平面褶皱式构象，八个酚羟基氧共平面，其中四个酚羟基完全电离，另外四个未电离。杯[8]芳烃下缘的尺寸与Mn5四方锥结构的尺寸相吻合。磁性研究发现，金属离子间表现为反铁磁相互作用。