环糊精化学是超分子化学的重要组成部分，有关环糊精与其它小分子、中分子的包结复合物的研究已有很多，然而环糊精对含能小分子的包结复合物的研究，国内外报道的并不多。硝基化合物是一类含能热亚稳物质，即样品受热时极易发生分解，尤其是硝胺系、硝酸酯系含能化合物温度未达到熔点或沸点就发生分解，国内外曾用常规的GC-MS技术分析研究了一些硝基含能化合物，但对那些热敏感的炸药（如硝酸酯类、硝胺系炸药）要得到分子量信息是非常困难的。基质辅助激光解吸附电离-飞行时间质谱（MALDI-TOF-MS）是分析合成高分子、生物大分子的强有力的工具，然而对于那些低分子量的分析物，由于基质的分子量一般小于300Da，在激光解析时，基质对自己产生基质的作用，从而产生大量有关基质的离子，严重干扰了分析物的分子离子和碎片离子的判断，因此用MALDI-TOF-MS分析低分子量化合物仍然是一大难题。本课题研究了环糊精与5种小分子量含能化合物的包结复合物，经¹HNMR、IR、XRD和HPLC等仪器的表征，表明形成了包结复合物。基于上述启发，本文利用环糊精与小分子量含能化合物形成包结复合物，然后用液相色谱-质谱联用仪（ESI-MS）测定包结复合物的分子量，间接地测定了2种硝胺系和2种硝酸酯系热不稳定含能化合物的分子量，解决了这4种含能化合物不易测定分子量的难题；利用环糊精与含能小分子形成包结复合物的特性，用MALDI-TOF-MS间接地测定了14种单质炸药、一种已知混合组分的推进剂、一种未知组分推进剂中含能化合物的分子量，解决了用MALDI-TOF-MS不易测定含能小分子化合物分子量的难题。利用环糊精与含能催化剂等的分子识别现象，制备了4种纳米管线复合物，这4种纳米管线复合物有望用在催化推进剂燃烧和纳米导电器件。利用环糊精对苯胺类化合物的分子识别，使苯胺类化合物包结在环糊精的空腔内，实现苯胺的氨基烷基化反应基本停留在仲胺阶段。利用环糊精对2，2’-联吡啶的包结作用，保护了2，2’-联吡啶的3，6位，实现2，2’-联吡啶高选择性的羧基化反应，制得了2，2’-联吡啶-5，5’-二甲酸。本论文研究的主要内容如下：[1]综述了环糊精的发展历史、环糊精在质谱中的应用、环糊精在含能化合物研究中的应用、环糊精自组装的应用及其催化应用。[2]用溶液法制得β-CD与含能小分子3，4-二硝基甲苯（3，4-DNT），2，6-二硝基甲苯（2，6-DNT），2，5-二硝基甲苯（2，5-DNT），RDX和HMX的包结复合物，用IR、¹HNMR、XRD和HPLC方法进行了表征，表明β-CD与含能小分子3，4-DNT、2，6-DNT、2，5-DNT、RDX和HMX形成了包结复合物。依据实验结果与3D图，提出了β-CD与含能小分子合理的包结模式。[3]用HPLC-ESI-MS分析了BTTN（丁三醇三硝酸酯）／NG（丙三醇三硝酸酯）、RDX／HMX混合物。用反相色谱的C₁₈柱子，分离并检测了NG／BTTN和RDX／HMX的混合体系。对影响NG／BTTN和RDX／HMX质谱图的因素如毛细管出口电压、溶液的pH值、电离方式和干燥气温度做了系统地研究。结果表明在NG／BTTN和RDX／HMX的质谱图中不仅得到了分子离子，而且得到了碎片离子和加合离子如[M-H+H₂O]^-，[M-H+2H₂O]^-，[M-H+NO₂]^-和[M-H+NO₃]^-等，这些碎片离子和加合离子严重地影响了分子离子的判断。在溶液中用α-CD与NG和BTTN，β-CD与RDX和HMX分别形成非共价键复合物，用ESI-MS分析这些复合物，结果表明在ESI-MS图中只有复合物和α-CD或β-CD的准分子离子峰。根据复合物的准分子离子减去α-CD或β-CD的准分子离子，很容易地得到NG，BTTN，RDX和HMX的分子量；根据复合准分子离子峰的强度，说明α-CD与NG和BTTN、β-CD与RDX和HMX形成的包结复合物结构稳定；比较了NG、BTTN、RDX、HMX与它们的复合物α-CD-NG、α-CD-BTTN、β-CD-RDX、β-CD-HMX的ESI-MS质谱，表明纯NG、BTTN、RDX和HMX的ESI-MS质谱很复杂，而α-CD-NG、α-CD-BTTN、β-CD-RDX、β-CD-HMX复合物的ESI-MS图非常简单，从而很容易间接地得到NG，BTTN，RDX和HMX分子量的信息。[4]用MALDI-TOF质谱的质量扫描范围500～1900Da，研究了β-CD与BTTN、NG、RDX、HMX、3，4-DNT、2，6-DNT、2，5-DNT、TNT、TNAZ、DNI、TO、NTO、DNP、662化合物的包结复合物，避免了基质离子的干扰，很好的测定了上述14种小分子量的含能化合物的分子量及一种由2，6-DNT、TNT和RDX推进剂和一种未知组分的含能化合物的分子量。研究表明，（1）这种方法灵敏、准确，适合用来测定低分子量的含能化合物和推进剂中的含能组分；（2）β-CD尉RDX、HMX、TO、NTO、NG、BTTN、2，4，6-DNT、3，4-DNT，2，5-DNT、2，4，6-TNT，TNAZ、DNI、NP和662小分子含能化合物有很好的识别能力。[5]通过β-CD对2-氯-6-甲氧基-3，5-二硝基吡嗪（CMDPZ）、3-硝基-1，2，4-三唑-5-酮钡盐（（NTO）₂Ba）、3-硝基-1，2，4-三唑-5-酮铜盐（（NTO）₂Cu）、3-硝基-1，2，4-三唑-5-酮铅盐（（NTO）₂Pb）的分子识别，用溶液法制得β-CD-CMDPZ、β-CD-（NTO）₂Ba、β-CD-（NTO）₂Cu、β-CD-（NTO）₂Pb四种纳米线复合物。用扫描电镜（SEM）、IR、¹H-NMR、¹³C-NMR、元素分析仪和原子吸收仪对其形貌及结构进行了表征，提出了可能的包结模式。研究结果表明，（1）β-CD与CMDPZ、（NTO）₂Ba、（NTO）₂Cu、（NTO）₂Pb形成了1∶1的包结复合物；（2）所得到的纳米线直径约50nm，长度可达几cm，并沿[001]轴方向生长。[6]以β-CD为催化剂，在碱性环境下苯胺、邻甲基苯胺、对甲基苯胺、对甲氧基苯胺分别与氯苄反应，高产率的制得了单取代苄基苯胺类化合物。所得的产物经HPLC和GC-MS检测，单取代苄基苯胺类化合物的产率分别为97.1％，95.3％，98.5％，90.8％；二取代苄基苯胺的产率分别为1.4％，2.6％，0.7％，1.0％。并与未添加β-CD催化剂时，各产物进行了比较；结果显示，在β-CD的催化下，单取代苄基苯胺类化合物的产率及选择性均远优于未添加β-CD催化剂时的产率和选择性。以β-CD为催化剂，用27mmol的四氯化碳、3.0mmol的2，2′-联吡啶、3.0mmol的β-CD和0.8mmol的铜粉在80℃下的氢氧化钠溶液中反应，然后每隔1h向反应液中加入27mmol的四氯化碳、3.0mmol的β-CD和0.8mmol的铜粉的混合碱液，反应12h。制得选择性为87％，产率为66％的2，2′-联吡啶-5，5′-二甲酸。[7]用柱塞泵进样-电喷雾电离质谱分别研究了α-CD、β-CD、γ-CD作为手性拆分试剂对（R）、（S）-2-丁醇的分子识别。利用α-CD、β-CD或γ-CD与（R）或（S）-2-丁醇复合物和α-CD、β-CD或γ-CD的相对离子强度，计算了在22℃条件下上述复合物的热力学平衡常数（K）和吉布斯自由能（ΔG⁰／KJ／mol），研究了毛细管出口电压对复合物质谱的影响。研究表明，（1）α-CD、β-CD和γ-CD对（R）、（S）-2-丁醇均有分子识别能力，其中α-CD对（R）、（S）-2-丁醇的识别能力最强，其次为β-CD和γ-CD；而分子识别率最强的是β-CD；（2）α-CD与（R）-2-丁醇、α-CD与（S）-2-丁醇、β-CD与（R）-2-丁醇、β-CD与（S）-2-丁醇、γ-CD与（R）-2-丁醇、γ-CD与（S）-2-丁醇复合物的热力学平衡常数（K）和吉布斯自由能（ΔG⁰／KJ／mol）分别为24.01和-7.80，25.00和-7.89，12.96和-7.28，20.25和-7.38，6.78和-4.69，8.41和-5.22；（3）在不同CapEx电压下，这三种环糊精对（R）、（S）-2-丁醇均有手性识别能力。