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过去10年里杯芳烃及其衍生物的研究对超分子化学的发展作出了重要的贡献，这得益于杯芳烃作为一个主体分子可以通过各种各样的弱相互作用包合小分子的能力。最近，一种新型的杯芳烃—硫杂杯芳烃受到了特别的关注。像普通杯芳烃一样，具有锥式构象的硫杂杯芳烃也拥有一个预组装的平台，可以作为主体分子来识别带电或不带电的小分子客体。
本论文有目的地利用自组装方法，以硫杂杯芳烃水溶性的衍生物—对磺酸基硫杂杯[4]芳烃(TCAS)与各种小分子和过渡金属离子进行组装，合成得到了17个新型的超分子化合物：[Cu2(PNO)2(H2O)6][(H6TCAS)2]·22H2O(1)，[Mn(H2O)6]2[TCAS]·H2O(2)，{[Co(H2O)6]2+[MV]2+[(MV)2Co2(H2O)4(H2TCAS)2]4-}·14H2O(3)，{[Zn(H2O)6]2+[MV]2+[(MV)2Zn2(H2O)4(H2TCAS)2]4-}·14H2O(4)，[(H24，4-DADPE)2][H2OTCAS]·7H2O(5)，{[Cu4(H2TCAS)(μ4-SO4)(H2O)4]·13H2O}n(6)，{[Co4(H2TCAS)(μ4-SO4)(H2O)4]·11H2O}n(7)，{[MV][Cu4(TCAS)(μ4-SO4)(H2O)4]·9H2O)n(8)，{MV][Co4(TCAS)(μ4-SO4)(H2O)8]·5H2O}n(9)，{[Na(H2O)2][Co4(TCAS)(μ5-SO4)(H20)7(4，4’-DADPE+H+)]·6H2O}n(10)，{[Co(2，2’-bpz)(H2O)4]2+[Co4(TCAS)(μ4-S4O)(H2O)4]2-·10.75H2O}n(11)，{[Cu(2，2’-bpz)(H2O)3]2+[Cu4(TCAS)(μ4-SO4)(H2O)4]2·I6H2O}n(12)，[Cu(2，2’-bpy)3]{[Cu3(HTCAS)(2，2-bpy)4]}2·14H2O-CH3OH(13)，{Ag3Cu5[H3(TCAS)2](2，2’-bpy)8(H2O)}·31H2O(14)，[Ru(2，2‘-bpy)3]{[Cu3(HTCAS)(2，2’-bpy)4]}2·10H2O(15)，{[Ba(H2O)6][Ba(H2O)3][Co(H2TCAS)]·4H2O}n(16)，{[Sm(H2O)6][Co2(H2O)3(TCAS)]·9H2O} n(17)。
首先，在不同客体分子存在下得到了五个氢键化合物，其结构模式包括二聚的超分子胶囊、二维层以及风车状结构，并利用X-ray晶体学、元素分析、红外光谱、多晶粉末衍射以及热分析等手段对这些化合物结构、组成以及热稳定性进行了研究。其中在化合物1中，两个杯芳烃头对头形成的超分子胶囊中包含一个吡啶氮氧一二核铜配合物单元，这在水溶性的杯芳超分子胶囊中是很少见的。
其次，利用TCAS与金属离子组装得到了12个新颖的四核金属簇以及多核簇的化合物。其中四核簇化合物展现出不同的结构类型，包括二维层、包合配位聚合物、超分子螺旋链、头对尾的柱状结构以及规则的阴阳离子双层结构。对于其他的多核化合物，包括两个自互补的同金属的阴离子二聚体、一个五核的异金属簇化合物以及两个二维的异金属的配位聚合物。在以上的这些化合物中，TCAS空穴内分别包合了不同的客体分子。对于上述的化合物，运用X-ray晶体学、元素分析、红外光谱以及多晶粉末衍射等手段对其结构、组成进行了研究。其中对于化合物13，磁性研究结果表明，通过酚羟基桥联的两个铜离子之间存在着弱的铁磁作用。