分子开关是分子机器研究中的一个重要方向,分子开关由作为轴的链状分子和作为环的环状分子两部分组成,环和轴的相对运动可以通过外界刺激进行调控。分子开关的控制方法通常包括化学控制,光照及温度控制以及电化学控制等方法。瓜环是一大类重要的大环化合物,具有相对刚性的疏水空腔和两个相同的羰基端口,因此瓜环是构造分子开关的极好的环状分子。本文内容为以Q[7]和Cy₆Q[6]为“环”来组装分子开关,通过核磁共振仪（NMR）、电化学工作站、密度泛函理论计算、紫外可见分光光度计以及等温量热滴定等方法对分子开关进行考察和控制,主要内容包括以下几点:一:通过文献调研,系统的介绍了分子开关的发展历史,结构组分,控制条件以及应用方向。此外,还详细的叙述了本文主要的研究内容及其意义。二:以N.N-二甲基（二茂铁甲基）胺和6-溴代正己烷为原料合成得到客体分子guest 1⁺,并将guest 1⁺和Q[7]和Cy₆Q[6]在水溶液中结合形成相应的包结复合物。利用客体分子在氧化态和还原态时和Q[7]以及Cy₆Q[6]结合力的差异,通过电化学手段控制guest 1⁺与Q[7]和Cy₆Q[6]的包结模式,进而构建一个多重转化的电化学驱动的分子开关。三:以4.4-联吡啶和对氯甲基苯甲酸为原料合成得到一个线性刚性客体分子guest 2,以此客体分子和Q[7]在水溶液中相互作用,研究发现,在不同pH值条件下,客体能够与不同比例的Q[7]结合形成分子梭、三元类轮烷以及二元类轮烷,且能够通过pH值控制实现相互转化。为了便于比较,我们还设计合成了另一种作为轴的线性刚性客体分子guest 3,guest 3与Q[7]的结合显示了另一种pH控制的分子开关的相互转换模式。四:通过在4.4-联吡啶两端接上末端分别修饰了羧基、羟基、甲基以及胺基的直链烷基得到了四种对称客体分子,以此客体分子和Cy₆Q[6]在水溶液中相互作用并通过Cs⁺配位调控主客体作用模式,得到金属离子控制的分子开关,同时探究了羧基、羟基、甲基以及胺基对Cy₆Q[6]与客体形成主客体化合物的影响。