本论文共分五章:第一章:本章详细讲述了新一类新型的大环分子柱[n](n=5-15)芳烃。主要内容有:(一)柱芳烃合成,晶体结构,成环反应机理以及分离纯化四方面进行阐述;(二)全官能化和部分官能团化柱[n]芳烃的修饰两种修饰类型;(三)全烷氧基化,全酚羟基化,水溶性以及两亲性柱[n]芳烃的主客体化学性质;(四)柱芳烃在药物释放,离子识别,凝胶材料,生物膜通道以及催化等其他方面的应用。第二章:本章主要设计合成了含长烷基链的两种非对称性柱[5]芳烃COP5-12和COP5-16,这两种不对称性柱[5]芳烃均可在乙腈溶剂中形成超分子凝胶材料,在C–H???π驱动力的作用下可形成两种相态,最后随着时间的推移形成超分子有机框架结构型凝胶。在状态A下显示出很好的拉伸性以及自修复功能,在状态B下展示出一定硬度和很好的造膜性能。通过加热和冷却这种超分子凝胶在溶液–凝胶相展示出可逆的相态转变。第三章:本章设计合成了含十二烷基长烷基链的对称性柱[5]芳烃DCP5-12,该主体在乙腈溶剂中通过C–H???π驱动力作用经过胶束,一维线状超分子聚合物,二维网状层层堆积状聚合物,三维有机框架状聚合物的变化最终形成超分子凝胶。这种材料的的凝胶展示出很好的拉伸性,造膜性以及很高的透明度,荧光性能。而且伴随着加热和冷却可以在凝胶相和溶液相这两相态之间可逆性的转变。最后,我们用这种凝胶材料测试了于1 mol/l无机酸碱中的抗酸碱性腐蚀作用,发现该凝胶材料有很好的抗无机酸碱性。第四章:本章设计合成了含十六烷基的长烷基链的对称性柱[5]芳烃DCP5-16,我们在刺激响应性凝胶方面研究了其形成凝胶的条件和性能。这种超分子凝胶在乙腈溶剂中通过C–H???π的驱动力作用形成有机框架性超分子凝胶并且伴随着聚集态荧光增强。在第一阶段下该凝胶展示出很好的拉伸性和延展性,第二阶段展示出很好的造模性及一定硬度,且在加热和冷却的条件下可以在凝胶和溶液两种相态之间可逆性转化。当向凝胶中加入氯化十六烷基吡啶时,由于在C–H???π和阳离子???π等驱动力的作用下使得客体分子被包结到主体共聚柱[5]芳烃DCP5-16的空腔中形成主客体化学作用,由于主客体之间发生组装使电子转移而使得主体凝胶荧光在聚集态下发生荧光猝灭的效果。该凝胶也对表面活性剂专一性方面展示出很好的选择性。第五章:本章以第四部分工作中的对称性柱[5]芳烃作为研究主体,并将其在本章中命名为DCP5,应用柱[5]芳烃空间尺寸的大小而作为荧光传感器,设计了对20种L型氨基酸的荧光识别实验。该传感器可以在10%的含水体系中快速灵敏且能专一性的识别L-色氨酸。最低检测限为1.33×10-7。并且识别过程不受其它19种L型氨基酸比如Gly,Asp,Met,Pro,Thr,Leu,Val,Glu,Cys,Tys,Ala,Gln,Asn,Ser,Phe,Ile,Lys,Arg和His的影响。最后,检测试纸可方便快速的达到对L-色氨酸的裸眼识别。