超分子化学由于多学科领域交叉的特性在近些年得到了飞速的发展,大量的研究揭示了超分子主体在识别、催化、疾病诊断与治疗等领域的潜在价值。配位自组装金属有机超分子笼状化合物因其具有炫目的拓扑结构和潜在的应用受到了广泛的关注。本文利用具有较大空腔和窗口尺寸的吡啶鎓盐功能化半刚性配位超分子笼Pd4L2（1）在超分子催化和刺激响应结构转化领域进行了以下方面的研究:1)发现了一种条件控制的超分子笼催化反应。分子笼1在不同的条件下可以催化客体分子环氧萘酮（5）发生Wacker型好氧氧化生成萘醌（6）或光照开环重排生成1-羟基-2-萘甲醛（7）。核磁共振证实了笼1中4个客体分子5的包封,单晶X射线衍射研究也确定了最终的主客体络合物6?1。氧化反应可以实现催化循环,并通过底物抑制实验确定了空腔的加速作用。由于其主客体之间的电荷转移使主客体复合物的吸收拓展到了可见光区,因此光照开环重排反应得以在笼1存在下通过蓝光LEDs照射实现。这种条件控制的超分子催化启示了笼1在催化氧化和光催化领域的潜在应用,有望进一步得到拓展。2)在探究超分子主体稳定活性反应物种邻亚甲基醌类（o-QMs）化合物前体的工作中意外发现了由内部客体分子二聚反应充当驱动力的分子笼到连体分子笼的刺激响应性结构转化。客体G1在该过程中二聚,并进一步诱导分子笼1由一个具有较大空腔的Pd4L2分子笼到具有两个独立较小空腔的Pd6L3连体分子笼2的类有丝分裂结构转化。同样的转化可以在以产物G2为模版时以更快地速度进行,说明了诱导匹配结构转化的机制。结合实验结果和文献报道,我们对该客体反应驱动的结构转化提出了相应的转化机理。该工作首次揭示了从较大空腔的分子笼到含有两个独立较小空腔的连体双笼的类有丝分裂结构转化,并对如酶失活和蛋白变构调节等生物现象有所启示。3)基于第二章中的获得的连体分子笼结构,我们提出了通过客体分子尺寸差异及多重弱相互作用力协同的策略完成半刚性分子笼1刺激响应性结构转化。选择了一系列具有较好亲水基团的萘二磺酸盐（2a-2d）作为客体,成功的诱导了分子笼1的结构转化,并验证了由于客体尺寸差异引起的固相中不同的结合模式。获得了所有主客体化合物的晶体结构。特别是,分子笼1被不同取代位置的二磺酸萘客体诱导出两种不同拓扑的Pd6L3结构（3和4）。此外,通过理论计算和独立梯度模型方法研究了相关化合物之间的弱相互作用力的差异并进一步验证了之前提出的协同策略。这种由一个Pd4L2分子笼被客体诱导转化为两种不同拓扑的Pd6L3分子笼的工作尚未有报道,丰富了刺激响应结构转化的内容。该策略有望在刺激响应性材料的设计和新的拓扑结构构筑中得到应用。