瓜环(cucurbit[n]uril)是超分子化学中一类新型的笼状大环化合物。以其结构上的特殊性,受到国内外相关学科研究者们的广泛关注,这就预示着它必将在超分子化学领域具有广阔的研究前景。然而瓜环的水溶性却在一定范围内限制了瓜环的研究及应用范围,改善瓜环的溶解性成为瓜环研究者的主要研究课题。因此,改性瓜环的研究就变得尤为重要。本文主要研究甲基取代的改性瓜环。在本实验室前期工作的基础上,以二甲基取代苷脲二聚体为基本反应物,分别合成了两种新型的部分甲基取代六元瓜环,并通过制备这两种部分甲基取代瓜环和镧系金属离子相互作用的加合物,分析了这两种瓜环在轻重稀土分离方面的潜在应用前景。主要内容如下:一、在文献调研的基础上,详细介绍了瓜环、改性瓜环的研究背景、现状及应用前景,瓜环-金属自组装体的研究背景及应用,同时对本文的主要研究内容和研究意义作了简要介绍。二、以二甲基取代苷脲二聚体为主要反应原料,分别和普通甘脲、普通甘脲二聚体反应合成出两种新型部分甲基取代六元瓜环,对称八甲基取代六元瓜环和邻位四甲基取代六元瓜环,并用核磁共振技术和单晶X-射线衍射等物理化学方法对其结构进行了表征。三、研究了对称八甲基取代六元瓜环与稀土金属离子(Eu3+、Gd3+、Tb3+、Dy3+、Ho3+、Er3+、Tm3+、Yb3+、Lu3+)在中性环境下形成的9种超分子自组装加合物,并且使用单晶X-射线衍射方法对它们的结构进行了表征,同时应用ITC、红外等一系列其他手段对其性质进行表征。并利用对称八甲基取代六元瓜环与轻稀土金属离子(La3+、Ce3+、Pr3+、Nd3+、Sm3+)及重稀土离子(Eu3+、Gd3+、Tb3+、Dy3+、Ho3+、Er3+、Tm3+、Yb3+、Lu3+)之间作用的差异性,采用元素分析研究了其在分离轻重稀土金属离子中的潜在应用前景。四、研究了邻位四甲基取代六元瓜环与稀土金属离子(Tb3+、Dy3+、Ho3+、Er3+、Tm3+、Yb3+、Lu3+)在中性环境下形成的7种超分子自组装加合物,并且利用单晶X-射线衍射仪对它们的结构进行了表征,同时应用ITC、红外光谱等一系列物理化学方法对其性质进行表征。同时,利用邻位四甲基取代六元瓜环与轻稀土金属离子(La3+、Ce3+、Pr3+、Nd3+、Sm3+、Eu3+、Gd3+)和重稀土离子(Tb3+、Dy3+、Ho3+、Er3+、Tm3+、Yb3+、Lu3+)之间作用的差异性,利用元素分析法考察了其在分离轻重稀土金属离子中的潜在应用。综上所述,本文还对所描述的瓜环、金属-瓜环加和合物的晶体结构特征、瓜环在稀土分离方面的应用进行总结和分析。