超分子化学是研究两种以上的化学物种通过分子间相互作用缔结而成为具有特定结构和功能聚集体的超分子体系的科学。众所周知,超分子化学的发展离不开对超分子主体(或受体)的发现与开发,从冠醚的发现,到环糊精、杯芳烃、葫芦脲以及柱芳烃的发展经历了一个漫长的过程。葫芦脲(CB[n]s,n=5-8,10,13-15)是近年来发展迅速的一种大环主体分子,并在超分子主-客体化学中发挥了重要作用。葫芦脲上下两端环绕着多个电负性羰基氧可通过离子-偶极作用以及氢键作用成为客体分子的结合位点,疏水性空腔可通过疏水作用包结疏水基团或者中性分子,因此对客体的包结表现出了高选择性和高亲和性,在分子识别、超分子催化、超分子聚合物/材料、药物传递和生物医学等领域展现出广阔的应用前景。葫芦[10]脲在葫芦脲家族中拥有最大的空腔,与其它葫芦脲同系物相比显示出独特的分子识别性质。但截止到目前关于葫芦[10]脲的文献报道并不多见,主要原因是其分离纯化困难。本论文将从葫芦[10]脲的纯化、分子识别、协同作用等方面开展工作,并展望葫芦[10]脲化学的发展机遇与面临的挑战。1.葫芦[10]脲的纯化。通过向富含有葫芦[10]脲包葫芦[5]脲的葫芦脲粗产物中(6M盐酸溶液)加入特殊的客体化合物,从葫芦[10]脲包葫芦[5]脲中置换葫芦[5]脲而形成不溶于6M盐酸的包合物沉淀,再通过二甲亚砜洗涤包合物沉淀得到纯葫芦[10]脲,该方法具有有简便、快速和高效的优点。观察到葫芦[10]脲与不同大小的客体分子形成包合物存在着三种类型的结合模式,即化学计量比为:1:1、1:2和1:3。2.葫芦[10]脲对环状主体分子识别及其协同识别效应研究:a.本论文探究了葫芦[10]脲与一系列环番的主-客体相互作用,可以形成稳定的水溶性(二甲亚砜)的包合物。在葫芦[10]脲存在下,环番的识别性质深受影响,表现为对客体有正或者负协同效应。在大多数情况下,当被葫芦[10]脲包结时环番显示它们与阴离子的弱结合,这是由于包合物中环番的构象不利于结合阴离子。中性化合物如苯酚可通过疏水效应与葫芦[10]脲包环番形成三元包合物。b.同时本论文探究了葫芦[8]脲/葫芦[10]脲与杯[4]吡啶及其衍生物的主-客体相互作用,通过电喷雾质谱发现形成1:1超分子包合物。同时也通过荧光滴定技术探究了杯[4]吡啶及其衍生物对一系列中性客体分子和阴离子化合物的识别性质。3.最后本论文探究了葫芦[7]脲/葫芦[8]脲与荧光染料金胺在磷酸缓冲溶液中的主-客体相互作用。结果表明葫芦[7]脲与金胺同时形成1:1和2:1包合物,葫芦[8]脲与金胺形成1:2的三元包合物。有趣的是,葫芦[8]脲包金胺包合物出现了强烈的新的宽发射带(红移~100 nm),证明了在葫芦[8]脲空腔内两个金胺分子形成激基缔合物。葫芦[8]脲包金胺包合物的单晶结构进一步证实了在葫芦[8]脲空腔内两个金胺分子通过分子间的CH×××π作用形成J-型二聚体。通过本论文的研究,提出了制备葫芦[10]脲的新方法,同时进一步探究了其主-客体识别性质,为葫芦[10]脲的发展提供了新的机遇。