超分子化学,是从20世纪60年代末70年代初发展起来的一个新的化学分支,其中涉及的大环化合物特别是金属阳离子配体的超分子最先发展起来,直到20世纪60年代末合成了穴状配体,有空腔结构的超分子才开始了广泛研究,如冠醚、环糊精、葫芦脲、杯芳烃成为了当今研究的热点之一。通过引进一些官能团,对这些主体分子进行修饰,改善它们的一些特性,形成了新的功能化超分子结构,主要应用于分子识别、自组装、分子相互作用、传感器等领域。本论文中,以超分子化学、仪器分析学及化学热力动力学为研究背景,采用荧光分光光度法、分子模拟和核磁共振法等手段研究了药物褪黑激素与某些超分子主体相互作用的机理,并对不同超分子结构之间机理进行横向和纵向对比,同时,探索了以超分子为主体的薄膜荧光传感器的制备方法,从而为褪黑素在医药方面的应用提供了理论依据和测定方法。本论文的具体研究内容如下:1.主要介绍了超分子化学的发展史,并对第二、三、四代超分子及其衍生物的发展及合成进行了阐述,概括了这些主体化合物在分子识别、自组装以及传感器方面的研究现状。根据这些超分子主体结构的异同点,提出了本论文的主要研究内容。2.通过荧光光谱法,测定了磺化杯[n]芳烃(SCn As,n=4,6,8)主体与客体分子褪黑素(MLT)相互作用的行为。从p H和温度等角度讨论了主客体分子相互作用的适宜条件,证实了主客体分子间静电作用、氢键作用以及空腔匹配效应占据主要地位。实验结果表明,随着磺化杯[n]芳烃(SCn As,n=4,6,8)的加入,在p H值不同的三酸缓冲溶液和不同的温度下,主客体分子的结合常数不同,且结合常数随着n值的增大而增大,即SC8A>SC6A>SC4A。为超分子与药物分子相互作用提供了纵向对比的方法,证明了主体分子对褪黑素空腔匹配效应的影响,即空腔尺寸越大相互作用就越强。此外,用1H NMR和密度泛函理论(DFT)验证了主客体相互作用的机理,从主体分子空腔与褪黑素分子结构方面探讨了分子选择性识别的作用位点。3.采用荧光光谱法和核磁共振光谱法研究了空腔大小尺寸相近的SC6A,β-CD和CB[7]超分子主体与褪黑素的相互作用,探讨了作用机理。首先用荧光滴定法,研究了某些超分子与客体褪黑素(MLT)分子形成包合物的最佳p H值和温度,探究了主客体分子的包合比。通过实验证明,在一定p H值缓冲溶液和温度下,三种空腔尺寸大小相近的主体超分子磺化杯[6]芳烃(SC6A),葫[7]芦脲(CB[7]),β-环糊精(β-CD)与客体分子的结合常数不同,其结合常数的大小关系为:SC6A>β-CD>CB[7]。并用1H NMR与高斯密度泛函理论对相互作用机理进行验证分析,结果表明了,褪黑素与SC6A因为磺酸基位阻与氢键的作用,主客体分子只在SC6A的空腔外部相互作用,分子间形成了氢键;而褪黑素进入β-CD的疏水空腔,由于疏水作用和空腔内部形成的静电和氢键作用,形成了包和比为1:1的MLT-β-CD包合物,建立了主客体包合物的分子模型,超分子CB[7]与MLT相互作用很弱。4.根据超分子在分子识别中的应用,建立了一种以超分子为主体的新型荧光传感器。主要探索了用主体分子CB[6]修饰后的聚氯乙烯薄膜和壳聚糖薄膜的制备方法。对薄膜传感器制备的具体条件进行了探究,对使用不同的物理铺膜方法制作的薄膜传感器进行对比,并应用于巴马汀溶液荧光的检测。结果表明,使用壳聚糖做基底铺膜比用PVC做基底铺膜更有优势,且制作薄膜传感器方法简便,为葫芦脲超分子传感器的研究奠定了基础。