作为一类重要的机械互锁分子,轮烷因其特殊的结构和运动特性使其在构筑复杂机械互锁分子和分子机器领域表现出巨大的优势,并被广泛应用于分子识别、催化和智能材料等领域的研究中。为进一步拓展和丰富现有轮烷体系,本论文以新型有机金属轮烷体系的构筑为研究核心,通过有机金属基元砌块的引入,成功构筑了一系列新型有机金属轮烷体系,并对其相关性质进行了系统性研究。本论文的具体研究内容包括以下几个方面：第一章系统性地总结了轮烷构筑的研究进展,包括轮烷构筑策略的发展和基于多种大环主体的轮烷合成研究进展,并对线性多轮烷体系和轮烷树枝状分子这两类代表性的分立多轮烷体系和轮烷的应用进行了简要介绍。第二章通过将正交自组装和自分类这两种多组件超分子自组装经典策略结合起来,发展了一类新型集成策略并应用于多准轮烷体系的构筑。通过在基元砌块中引入特定的非共价作用位点和分子密码,成功实现了多组件一锅法高选择性的超分子自组装,从而高效构筑了以有机金属大环为核心的多准轮烷体系。第三章通过新型有机金属[2]轮烷的设计与合成,成功合成了两类轮烷功能化的给体基元砌块。以此作为关键构筑基元,通过其与具有不同角度信息的有机铂金属受体基元砌块的配位键导向自组装成功实现了一系列以有机金属大环为超分子核心的多轮烷体系的可控和多样性构筑,并进一步对所得有机金属多轮烷体系的刺激响应性进行了研究。第四章从关键中性有机金属轮烷基元砌块出发,应用可控发散法合成了一系列枝权型轮烷树枝状分子,成功解决了高代数枝权型轮烷树枝状分子的合成挑战.进一步对“轮烷效应”的系统研究表明轮烷基元的存在不仅能增强轮烷树枝状分子整体的刚性,而且对轮烷树枝状分子骨架的稳定性起到一定的保护作用。第五章作为对轮烷树枝状分子性质和应用的拓展,设计了雏菊链树枝状分子这一类新型机械互锁树枝状分子。为合成目标雏菊链树枝状分子,设计合成了一系列以不同[c2]雏菊链结构为核心的关键基元砌块,并对其刺激响应性进行了研究。接下来,以其中一类关键基元砌块出发,对雏菊链树枝状分子的合成尝试进行了初步研究。第六章基于铂炔基元特异的转化性质,设计合成了一类以铂炔基元桥联的有机金属[3]轮烷结构,并以此为起始原料,通过简易高效的超分子转化策略实现了具有结构和性质多样性轮烷结构的构筑,从而发展了一种实现轮烷多样性合成的新策略。