随着超分子化学的发展,新型和功能化主体分子的设计合成及其超分子化学研究呈快速发展态势。由于金属配位作用键能的适中性和配位作用良好的方向性,它可以用来构筑一系列具有规则结构的分立的二维和三维超分子体系。利用氢键、金属—配体相互作用、静电作用等非共价键的逐级自组装,可成功制备一系列结构新颖的超分子结构并在光电化学、主客体化学、药物传输、生物模拟及催化等领域有潜在应用价值。利用不同弱作用力的协同作用实现超分子有机金属大环的逐级自组装并对其结构、性质以及聚集行为的研究成为近年来超分子化学家关注的热点之一。本论文将主要从外官能团化的基元砌块构筑一系列基于配位键导向自组装的新型超分子体系着手进行超分子体系的构筑、研究和探索。首先通过弱相互作用力驱动的逐级自组装,在纳米尺度上研究组装体的聚集行为,并对其性能进行初步探究。其次,将逐级自组装概念应用到三组分超分子体系中,利用主、客体化学作用,将具有聚集诱导发光(A1E)性质的四苯乙烯分子引入超分子大环体系中,构筑了两类结构新颖,具有刺激响应性的超分子荧光体系。最后,结合后修饰策略,设计合成了一系列具有后修饰活性反应位点的超分子组装体,通过共价键反应、配体交换反应实现超分子大环的转化,并对其功能进行了初步研究。本论文的主要内容和结果包括以下几个方面：第一章简要综述了超分子化学的概念、发展现状以及未来发展趋势,重点介绍了基于配位键导向自组装的超分子组装体系,超分子逐级自组装体系,主、客体化学,基于四苯乙烯的AIE体系在有机功能材料中的应用以及后修饰策略在构筑新型超分子组装体系中的应用和优势,并在此基础上提出本论文的主要研究课题。第二章设计合成了一系列外围修饰有不同亲疏水性质取代基的基元砌块。利用金属铂和吡啶氮之间的定向配位作用,构筑了一系列以超分子有机金属大环为中心骨架的两亲超分子自组装体系。通过1HNMR、13C NMR、31P NMR等测试手段对其结构进行表征。后续的溶液相中的聚集行为研究表明,亲水、疏水链提供的弱相互作用可以驱动两亲组装体系形成二次聚集,表现出较为规整的介观聚集形貌。第三章咔唑树枝状分子能够提供更强弱相互作用力,通过酯化反应将其引入到120°吡啶配体中,利用配位导向自组装成功构筑了两类具有不同代数的咔唑树枝状分子修饰的[2+2]和[3+3]超分子组装体。利用不同的表征手段对其大环结构进行表征,并利用扫描电子显微镜(SEM)证明其在分子间弱相互作用力的驱动下能够形成更紧密、有序的堆积。同时,通过紫外吸收光谱、荧光发射光谱等测试发现,具有咔唑树枝状分子修饰的超分子组装体具有一定的发光性能,在二氯甲烷和正己烷的混合体系中表现出较好的聚集诱导发光性质。第四章从三组分主客体化学的设计思路出发,设计合成了两类基于柱芳烃和四苯乙烯、具有主客体化学作用的超分子组装体系。一类是从柱[5]芳烃修饰的吡啶配体出发构筑的[2+2]菱形和[3+3]六边形有机金属大环,通过与氰基修饰二齿或四齿四苯乙烯小分子客体之间的主客体相互作用,详细研究了其在不同主体大环、不同客体分子、不同主客体浓度比例以及不同络合物浓度条件下的络合作用和聚集诱导发光性质,同时利用竞争客体等外界刺激,实现超分子聚合物AIE性质的可逆转变。另一类是从单齿和双齿氰基修饰的四苯乙烯吡啶给体出发制备的[2+2]和[3+3]客体大环,通过与双柱[5]芳烃主体的主客体化学作用,实现三组分逐级组装体系的成功构筑,同时利用SEM对其聚集行为进行初步探究。通过变浓度核磁、浓度依赖荧光发射光谱等测试手段进一步研究其AIE性质。第五章设计合成了具有末端烯烃修饰的120°双吡啶给体和120°双铂受体,利用定向键合作用构筑不同空腔尺寸和大小的有机金属大环。通过末端烯烃的多种共价键反应以期望实现超分子组装体系的后修饰。但由于组装大环的空间位阻和空腔受限,目前并没有得到100%转化率。该工作利用共价捕获策略为新型超分子组装体系的结构多样性构筑和功能基团的高效引入提供了新的设计思路和合成方法。第六章从更为高效、定向的配体交换策略出发,利用金属Pt与不同磷配体之间配位能力的强弱,设计合成了由三苯基瞵作为磷配体修饰的180°双吡啶给体,并由此配体出发,构筑了含有铂炔基元的有机金属大环。通过与不同角度的磷配体进行配体交换反应,实现超分子有机金属大环的多站式转化,可控的实现具有不同形状、大小的金属大环间的变化。利用配体交换策略可以高效实现非手性超分子大环到手性超分子大环之间的转化,丰富了手性有机金属大环构筑的策略和方法。