微观分子水平的陀螺的设计与合成一直是化学家们关注的热点。Garcia-Garibay和Gladysz课题组在分子陀螺方面的研究已经取得了开创性的成果。Gladysz课题组发展的P-M-P(M=Pt，Pd，Fe，Re and Rh)类型的分子陀螺尤其令我们关注。同时，三苄基膦(PBz3)拥有非常优秀的亲核性和独特的立体性质却很少受到关注。在某种意义上，三苄基膦(PBz3)是介于三苯基膦(PPh3)和三环己基膦(PCy3)之间的一种化合物:它的路易斯碱性比三苯基膦(PPh3)要强，比三环己基膦(PCy3)要弱一些。因此，本论文将三苄基膦配体引入到分子陀螺的合成研究中，希望通过改变膦配体的结构以获得在晶态下转子能自由转动的分子陀螺;此外，三苄基膦衍生物的三脚架结构是构筑含多识别位点的主体分子和多催化位点的催化剂的重要平台。根据上述研究思路，本论文围绕三苄基膦衍生物的合成与应用，开展了以下几个部分研究工作:　　第一部分，我们在对trans-P dCl2{P[CH2C6H3(o-O(CH2)3CH3)(m-CH3)]3}2(2-12)的晶体结构进行分析后，从理论上证明此类三苄基膦钯配合物的金属转子可以在晶态下自由旋转。根据这一结果，我们从(o-，m-，orp)-羟基苯甲醛出发，与6-溴-1-己烯醚化后，经还原和氯代得到(o-，m-，or p)-ClCH2C6H4O(CH2)4CH=CH2(2-3);将2-3制成格氏试剂后与三氯化磷或苯基二氯化膦反应得到膦配体P[CH2(o-,m-,or p-C6H4)O(CH2)4CH=CH2]3(2-4)和PPh[CH2C6H4O(CH2)4-CH=CH2]2(2-8)，将它们和Pd(COD)Cl2或Pd(PhCN)2Cl2反应得到相应的膦钯配合物trans-PdCl2{P[CH2C6H4O(CH2)4CH=CH2]3}2(2-5)和trans-PdCl2{PPh[CH2-C6H4O(CH2)4CH=CH2]2}2(2-9)，再经烯烃复分解和氢化反应得到四种类陀螺仪分子。其中，邻、间位三苄基膦的衍生物可顺利得到产物trans-PdCl2{P[CH2C6H4O(CH2)10OC6H4CH2][CH2 C6H4O(CH2)10OC6H4CH2]P[CH2C6H4O(CH2)10OC6H4CH2]}2-7(a，o-;b，m-)和2-11(a，o-;b，m-)，对位取代的三苄基膦配体的最终产物成分复杂，无法分离。邻位产物(trans-2-7a和trans-2-7a)经X-ray确定结构，上下膦配体分子内的两条烯烃链各自连接成环，只有一条碳链连接上下两个配体;虽分离得到间位产物(trans-2-7b和trans-2-7b)，但从NMR(1H，13C和31p)等结果还不能确定其结构，需要进一步研究。邻、间位取代的二苄基膦配体也可顺利得到产物trans-2-11。邻位产物分子内连接成环trans-PdCl2{PPh[CH2-o-C6H4O(CH2)10O-o-C6H4CH2]}2(trans-2-11a)，而间位产物发生分子间连接成环得到含23个原子的大环trans-PdCl2{ PPh[CH2-m-C6H4O-(CH2)10O-m-C6H4CH2]2PhP}(trans-2-11c)，同时也有分子内成环产物(trans-2-11b)。长链末端烯烃取代基在苯环上取代位置的不同将直接影响到产物的结构:邻位趋向于发生分子内环合，而间位则二者兼有之。　　第二部分，利用芳香胺三（3-氨基苄基）氧膦(5-3)和三(2-正丁氧基-3-甲基-5-氨基苄基)氧膦(3-3)与异氰酸酯(p-tolyl isocyanate，4-nitrophenyl isocyanate，and3，5-di(trifluoromethyl)phenyl isothiocyanate等）反应生成了九种基于三苯基/苄基膦的三脲基受体(3-1和3-2)，并通过UV-vis、NMR(1H和31p)和ESI-MS等方法研究了其中五种受体(3-1a，3-2(a to c)and3-2e)对Br-、NO3-和H2PO4-离子的识别作用。Job曲线以及ESI-MS的结果都证明主体与阴离子客体(Br-、NO3-和H2PO4-)均以1∶1络合。基于三苄基膦的三脲基受体(3-2(a to c)and3-2e)对H2PO4-离子有更好的选择性，络合常数Kass最大为(9.05±1.53)×104。　　第三部分，在第二部分内容中我们得到了两种带硝基的含膦三脚架分子:三（2-甲氧基-5-硝基苄基）氧膦(3-10b)和三（2-正丁氧基-3-甲基-5-硝基苄基）氧膦(3-5)的晶体结构。在深入分析它们的晶体结构后发现，3-10b分子在晶体内部可与邻近分子通过π-π堆积和C-H…π弱相互作用形成非闭合的超分子网状结构，孔隙度为8.9％。3-5则是两个分子紧密聚集在一起，通过六重N-O…π和三重C-H…O弱相互作用形成非闭合的双分子胶囊;此外，P=O基团的“in,out”构型同时出现且稳定地存在于该二聚体中实为罕见。它们的对比物（三（3-硝基苄基）胺TNBA)可通过C-H…O和C-H…π相互作用形成二维空间网状结构。　　第四部分，利用L-（羟）脯氨酸与三（间氨基苯基/苄基）氧膦(5-3/3-3)在氯甲酸乙酯和三乙胺存在下脱水形成酰胺键，制得四种以P=O为中心的三脚架型L-（羟）脯氨酰胺衍生物(5-1)，并以这四种衍生物为催化剂，将它们应用于不对称Aldol反应中。在优化条件下，在催化芳醛与环己酮的不对称Aldol反应时，产物的产率可高达96％，非对映选择性(anti/syn)可达88/12，对映选择性(ee值)可达97％。无论芳环上取代基为吸电子基还是给电子基，催化产物均可得到很好的非对映选择性(anti/syn)和对映选择性(ee值)。所不同的是，当取代基为吸电子基时反应可在较短时间内完成;而取代基为给电子基时，反应时间则较长。为探索上述催化剂的催化机理，一系列模型催化剂被合成出来，以探讨L-（羟）脯氨酰胺基的数目（由三个到一个）、三脚架中心基团（P=O，N或C）以及三-（羟）脯氨酰胺基取代位置（间位和邻位）对催化结果的影响。最终结果表明，P=O基团的存在有助于提高选择性，但上述三个因素并非主要因素，而催化剂的空间位阻效应才是影响催化结果的决定性因素。　　综上所述，本论文对三苄基膦衍生物在分子陀螺、阴离子识别、晶体工程以及不对称Aldol反应的研究中的应用进行了比较深入的研究，为后续研究工作的开展作了有益的探索和铺垫。