超分子化学,由法国科学家J. M. Lehn给出定义的一门学科,在该领域分子通过弱相互作用彼此影响。它的出现为化学开辟了一扇新的大门,并在十几年间被应用于多个领域,诸如信息存储,电化学图像技术以及化学传感器等。基于这些原因,自此概念提出伊始,超分子化学立刻成为十分活跃的领域并引导化学家们创造了许多优雅,精巧的结构。这其中,互锁系统(比如索烃和轮烷)的合成和研究已成为超分子化学中不可分割的一部分。在这些流行课题中最为有趣的也便是基于主客体相互作用的研究。这片领域中通过非共价键作用组合一起主客体化学极大地激发了化学家们的兴趣。葫芦脲作为其中最受瞩目的主体,能够与大部分的胺盐类化合物以高结合常数的形式相互络合。本文的课题主要聚焦于构建功能性超分子复合物,这类复合物基于葫芦脲和联吡啶及偶氮苯衍生物的相互作用创造出新型的具有手性变化特点的分子转子,通过光变异构分析超分子体系的动力学行为等。以下是每一章节的简短介绍：在第一章,作者主要介绍了超分子化学中设计到的基本概念以及发展情况,并就近些年比较流行的主体和客体做了较为详细的介绍,同时也以最新文献为例阐述了几种常用的研究手段和测试方法。第二章中,一系列基于联萘酚和联吡啶单元的新型手性可转动分子被设计并合成出来。这种镊子形状的化合物能够结合一当量或两当量的CB[7]或CB[8],与主体的结合或者氧化还原的行为都可以引起化合物手性可逆变化,从而实现手性信号强弱的可逆控制操作,这种基于超分子自组装体系的手性可控分子为构建新型手性逻辑门系统开辟了新的思路。第三章主要围绕一个两边各连有一当量偶氮苯的联吡啶衍生物与主体CB[7]相互作用而展开讨论。这个光响应的化合物能够在光照前后以不同的化学计量数与CB[7]发生包结作用。异构的行为影响了复合物的主客体包结比例,同时动力学的研究从另一个方面解释了这种影响与空间位阻和化合物本身电性改变之间的关系,为进一步揭示超分子系统的组装行为提供了理论基础。第四章里,一个能够发生伸缩的光控[1]轮烷被设计和合成了出来。它的结构基于在β-环糊精上化学修饰上偶氮苯单元,通过分子自包结行为后以生成希夫碱的形式得到[1]轮烷。根据著名化学家Harata, Kajtara和Nau的原则,文里对环糊精单元与偶氮苯,希夫碱单元的空间位置进行了较为深入的分析并同时解释了诱导圆二色信号的变化原因,这项研究为主客体系统中的诱导圆二色行为提供更加有力的研究案例。第五章对全文进行了总结。