超分子自组装是近半个世纪以来超分子化学研究的热点。自组装一个最重要的方面就是机械互锁结构的构筑,诸如(准)轮烷和索烃,这些机械互锁的分子结构在纳米材料和分子机器方面有着潜在的应用。作为最基本的互锁结构,准轮烷不仅是形成诸如轮烷和索烃等新型超分子结构的前体,而且也是简单分子机器的雏型。因此,设计和合成具有新的大环主体和客体结构的准轮烷显得尤为重要。同时,基于主客体作用形成的准轮烷超分子两亲体来构建具有刺激响应的“智能”超分子囊泡在生物医学,特别是药物转运方面具有重要的作用。柱芳烃,作为一类新型的大环主体,自从2008年被首次报道以来,已逐渐成为超分子化学研究的热点之一。由于其独特的刚性及对称的柱状结构,柱芳烃作为大环主体被用来与各种客体构筑准轮烷结构。在这篇论文中,我们研究了基于双脲基修饰的柱[5]芳烃准轮烷的构筑,并进一步构建了具有两亲性的柱[6]芳烃准轮烷,其可以自组装成具有pH响应性的超分子囊泡,在抗癌药物转运领域展示出潜在的应用。本论文主要包括以下三个部分：第一部分的工作主要是设计合成了双脲基修饰的柱[5]芳烃,这种双脲基修饰的柱[5]芳烃可以与线性烷基链二羧酸盐在强极性溶剂DMSO中自组装形成[2]准轮烷,该[2]准轮烷是通过脲基与羧酸根负离子作用形成的N-H…O氢键来构筑的,其中形成准轮烷结构后柱[5]芳烃与烷基链二羧酸盐之间的C-H…π作用对稳定准轮烷结构也起到了一定的作用。第二部分,我们构建了一种基于水溶性柱[6]芳烃(WP6)和二茂铁衍生物N-1-癸基-二茂铁甲胺(G)的新型主客体识别体系,该体系能够在水中自组装成用于药物转运的超分子囊泡。通过1HNMR、UV-Vis和荧光光谱研究证实WP6和G在水中的络合比是1：1,二者的结合常数为(1.27±0.42)×105M-1。经荧光探针技术、动态光散射和透射电子显微镜研究发现,WP6和G形成的包结络合物在水溶液中能够自组装成具有pH响应的超分子囊泡。进一步的载药量和体外释药研究表明该超分子囊泡能够包封抗癌药物米托蒽醌(MTZ)从而得到负载米托蒽醌的囊泡,其在低的pH环境下能够快速释放MTZ。更重要的是,我们通过活细胞成像技术发现,这些具有pH响应的负载MTZ的囊泡能够被癌细胞吸收。进一步的细胞毒性实验显示空白囊泡对正常细胞低毒,这说明囊泡负载MTZ后能够显著降低MTZ的毒性。同时,负载MTZ后的囊泡在体外表现出了与游离MTZ相当的抗癌活性,这说明囊泡负载MTZ后基本上不影响MTZ的抗癌活性。第三部分,我们首次设计合成了两种基于苯基-三氮唑的三唑蕃(Triazolophanes)大环1和2。三唑蕃1的晶体结构及其在DMSO-d6中的2DNOESY图谱表明无论是在固态还是在溶液中其采取的均是syn-syn构象；三唑蕃2的晶体结构及其在CDCl3中的2D NOESY图谱表明无论是在固态还是在溶液中其采取的均是anti-anti构象。2D NOESY分析表明大环1在强极性溶剂DMSO中也不会发生构象的变化,即DMSO不会破坏大环1分子内的C-H…O六元环氢键。随后采用核磁(NMR)方法研究了这两种化合物在CDCl3溶液中对卤素阴离子(F-, Cl-, Br-和r)和含氧阴离子(H2PO4-, HP2O73-, HSO4-, AcO-, NO3-和C104-)的识别能力,发现强给电子的阴离子也不会引起大环1构象的变化,即大环1对各种阴离子均没有识别作用；而大环2对F-有较好的选择性,其与阴离子间的作用主要是三氮唑C-H与阴离子之间的氢键作用。