近年来,随着超分子化学的迅速发展,大环化合物作为一类非常重要的主体化合物,被广泛应用于分子识别、超分子聚合物、分子器件以及自组装微纳米材料等研究领域。其中,环番类大环化合物是由刚性的芳族单元和柔性脂肪链组成的,不仅可以用来识别无机和有机阳离子、阴离子和中性分子,也可以用来构筑复杂的超分子系统(例如,轮烷、索烃等)。因此,开发一种简单高效的合成大环化合物的方法具有重要意义。目前,环番类大环化合物的合成主要有两种方法：高度稀释法和模板法。然而高度稀释法产率较低,而且操作麻烦,反应时间过长,需要使用大量的溶剂；而模板法虽然原料投入少、反应时间短、产率也较高,但是需要引入和去除模板,从而增加了合成的步骤和难度。基于以上问题,在本论文中,我们利用分子内氢键的模板作用开发了一种合成环番类大环化合物的新方法,并且利用该方法合成了一系列具有新颖骨架的环番类大环化合物,并且研究了其分子开关和自组装性能。具体研究内容和结果如下：1.环番类大环化合物的设计合成：利用分子内氢键的模板作用,开发了一种合成环番类大环化合物的新方法。利用二胺衍生物和二酰氯化合物为初始原料成功合成了环番类大环化合物P1-3。研究发现,反应原料二胺化合物的不同碳链长度及刚性对成环反应具有较大的影响,二胺化合物的碳链太长或太短均会造成成环产率减小,同时二胺化合物的刚性结构的存在也会造成产率降低。另一方面,反应原料二酰氯的初始构型对成环反应也具有重要的影响,二酰氯中异丁烯基的引入有利于反应中间体的形成,从而可以有效地提高成环产率。2.环番类大环化合物的分子开关性能研究：利用分子内羟基和异丁烯基在Hg2+和NaBH4作用下的可逆反应,研究了大环化合物P1-3的分子开关性能。研究结果发现,大环化合物P1-3由于环尺寸因素对于上述过程呈现出不同的作用机理,P1可以发生可逆反应,具有分子开关性能。然而P2、P3不能发生可逆反应,不具有分子开关性能。3.环番类大环化合物的自组装：研究了大环化合物P1-3在DMSO中荧光发射光谱随浓度变化的规律,阐明了化合物P1-3在高浓度溶液中会呈现聚集状态。探讨了大环化合物P1-3在不同溶剂中的自组装情况,并且利用扫描电子显微镜(SEM)进一步观察了化合物P1-3在溶液中的组装形貌。最后利用动态光散射(DLS)技术测得化合物P1-3的组装体粒径,进一步为化合物P1-3在液相中会发生聚集提供了证据。