笼状化合物在气体吸附、手性分离、小分子催化等领域已展现出广泛的应用前景,构建新结构、新功能的分子笼及其组装行为的研究已成为超分子领域的研究热点之一,其中手性笼更是此领域的研究重点。但手性笼的研究目前存在挑战,主要体现在手性笼的构建及分离两方面:一方面,目前大部分手性笼的手性通过构筑基元的手性基团产生,而具超分子手性的笼状化合物还很少被报道;另一方面,虽然已有非常多手性笼工作的报道,但通过手性分离并表征手性笼异构体的文章却很少,因为大部分手性笼通过非共价相互作用(氢键或金属配位键)构建而成,不适合采用手性色谱柱进行分离,基于动态共价键的手性笼虽然较稳定,但相关手性笼的分离及表征仍未见报道。基于本课题组前期发展的一系列手性面方向性分子多面体,本论文通过手性色谱柱分离了一系列具面方向性的分子多面体,并对其所有的非对映异构体进行了详细的结构表征及组装行为研究。第二章中研究了不同面和顶点构筑基元在组装过程的自整理现象。首先,采用C3对称的三聚茚衍生物TR与消旋手性二胺通过动态亚胺键组装成分子八面体,并研究不同手性的顶点基元在此组装过程中是否存在手性自整理现象。TR与单手性(1R,2R)-二苯基乙二胺组装产物中含有6R-(AAAA)和6R-(CAAA)两种异构体(理论上共存在CCCC、CCCA、CCAA、CAAA和AAAA五种异构体),产物经核磁共振、手性液相色谱、圆二色光谱和单晶测试确认。而当顶点构筑基元变为消旋二苯基乙二胺时,与TR组装过程呈现高度的手性自整理:虽然理论上存在124种非对映异构体,通过核磁、手性分析及单晶结构表征证明,组装产物中仅有一对对映异构体6R-(AAAA)和6S-(CCCC)。相反,采用不具面方向性的三嗪衍生物TFPT和三醛基苯作为面构筑基元时,与消旋手性二胺组装得到一系列非对映异构体混合物,组装过程不存在手性自整理。我们推测三聚茚烷基链间的面相互作用在手性自整理过程中起重要作用。其次,将两种面构筑基元(TR和TFPT)同时与单手性环已二胺进行组装,研究其组装过程中面构筑基元间是否存在自整理现象。通过手性液相色谱和质谱分析表明产物中存在五种面异构体,并采用核磁和圆二色谱对其结构进行详细表征,表明面构筑基元之间不存在自整理现象。在第三章中,为了合成出更大尺寸且具内部空腔的面方向性分子多面体,我们采用平面刚性分子三茚并三聚茚TITR和三-(对甲酰基苯基)-三聚茚TFPTR作为面构筑基元,与手性环已二胺进行组装;此外还将环已二胺换为尺寸更大的杯芳烃四胺(Cx[4])和五胺(Cx[5])与TR进行组装。质谱结果表明四种组装产物中均存在更大尺寸分子笼。手性高效液相色谱分析表明TITR与手性环已二胺即使在高温下也有4种构型的多面体生成。TFPTR与手性环已二胺组装形成的分子笼由于面构筑基元中C-C单键的存在使得笼整体刚性下降,导致其纯化和异构体的手性分离变得困难。TR与Cx[4]或Cx[5]组装后,由于芳香胺相对于脂肪胺形成的亚胺键更不稳定,导致生成的大尺寸笼在高浓度下易发生分解,此外杯芳烃的柔性也导致此分子笼的刚性降低,无法实现手性分离。第四章在以上工作的基础上,系统总结归纳了一套手性超分子笼的高效液相色谱手性分离条件,为今后手性笼分离,甚至其他类型手性超分子化合物的手性分离分析提供了宝贵的经验。此外,本章工作还通过在面构筑基元中引入氟原子,实现核磁氟谱对组装过程进行监测的初步探索。