富勒烯因具有独特的芳香曲面共轭体系而受到广泛关注,但复杂而昂贵的分离纯化技术是限制富勒烯化学发展的主要因素。随着主客体化学和超分子自组装的快速发展,已经有许多富勒烯受体分子被报道,但利用其从富勒烯混合物中分离提纯C₆₀和C₇₀并高效回收受体分子仍然面临巨大的挑战。因此研究能够在溶液中以高稳定性和高选择性地封装富勒烯并实现对其纯化的受体分子具有重要的意义。本论文中,我们设计合成了几种基于碗烯的主体分子,分别研究了基于金属配位作用构筑的分子笼以及基于共价键的分子镊子对富勒烯的络合作用。1.设计合成了两种不同尺寸的五取代吡啶基碗烯衍生物,通过核磁和质谱研究表明,配体COPY1和COPY2均可以与Pd（CH₃CN）₂Cl₂在溶液中自组装形成分子笼,并且其空腔大小不同。其中,分子笼COPY1-Pd能够1:1定量封装C₆₀或C₇₀,且形成的络合物具有高热力学稳定性。通过控制温度可以实现分子笼COPY1-Pd对C₆₀的高选择性络合,130^oC时分子笼可以从C₆₀与C₇₀比例为1:1甚至1:10的混合物中完全定量络合C₆₀。而当碗烯与吡啶之间通过苯环连接时,由于苯环比炔键的位阻更大,分子笼COPY2-Pd无法络合富勒烯。此外,通过加入DMAP能够实现络合物C_60/70?COPY1-Pd的解离,释放分子笼内富勒烯并高效回收配体。我们成功利用分子笼COPY1-Pd从富勒烯烟灰中分离纯化高纯度的C₆₀和C₇₀,同时高效回收配体COPY1。2.设计合成了两种四取代位点的吡啶基碗烯衍生物,考察取代位点的不同对碗烯自组装行为的影响。通过核磁研究表明,由于对称性较差,配体COPY3和COPY4与Pd（CH₃CN）₂Cl₂在溶液中都无法自组装形成分子笼结构。加入富勒烯作为模板剂时,配体COPY3和COPY4与Pd（CH₃CN）₂Cl₂在溶液中均可自组装形成有序的分子笼结构。C₆₀和C₇₀不仅是形成分子笼结构的模板剂,还是其稳定剂。由于配体COPY3形成的分子笼具有较大的缝隙,这为富勒烯进入笼内提供了更大的通道,因此,配体COPY3与金属钯可以在室温下与C₆₀自组装形成分子笼络合物结构,而加热至55^oC可以与C₇₀自组装形成分子笼络合物结构。通过富勒烯置换实验和富勒烯混合物竞争性络合实验研究,分子笼COPY3-Pd展现出对C₆₀更强的络合能力。加入DMAP能够实现络合物解离并释放笼内富勒烯,同时回收配体COPY3。因此,配体COPY3可应用于室温下对C₆₀的富集。3.设计合成了两种不同尺寸的分子镊子T1和T2,通过荧光测试研究发现,受体分子T1和T2均能分别与C₆₀和C₇₀形成比例为1:1的络合,受体分子T1对C₆₀和C₇₀的络合常数分别为（1.63±0.12）×10⁵和（1.32±0.08）×10⁵,受体分子T2对C₆₀和C₇₀的络合常数分别为（2.82±0.12）×10⁵和（8.26±0.70）×10⁵。由于受体分子T2的尺寸更加适合于富勒烯的大小,使得它们之间具有更强的凹凸π-π相互作用,受体分子T2比T1络合富勒烯的能力稍强,受体分子T2对C₇₀的络合能力最强,检测限也相对最低。通过核磁研究表明,它们的¹HNMR弛豫时间t2值均随着C₆₀和C₇₀的加入而明显降低,这表明受体分子T1、T2和富勒烯之间均形成了络合物。DFT理论计算结果进一步证实了这些结论。由于受体T1或T2与C₆₀和C₇₀形成络合物均具有明显的荧光淬灭现象,因此,他们在富勒烯的荧光检测方面具有潜在的应用。