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在1981年，Mock科研组第一次确定了一种酷似南瓜的六元环化合物，并根据其外形特征将其命名cucurbit[6]uril，简称为CB[6]。从此之后，葫芦脲成为继冠醚、环糊精、杯芳烃之后的第四代大环主体化合物。本论文主要设计并且合成了一系列新型亚甲基葫芦脲衍生物，并研究了它们与金属离子、羧酸盐及胺类盐酸盐的自组装行为。该类衍生物有着全新的化学结构，并且对他们的化学应用进行了简单的探究。 在第一章，作者着重介绍了葫芦脲的起源以及该大环结构近三十年的发展，详细讨论了葫芦脲及其衍生物的合成以及表征。同时，葫芦脲在气体包结、表面化学、超分子聚合物、分子识别、催化作用和生物分子识别方面进行了简单的说明。 第二章通过不断的探索和尝试，合成出了目前为止最小的葫芦脲衍生物环TD[4]。该化合物由四个亚甲基苷脲和多聚甲醛缩合而成，之后改良了合成方法，将目标化合物的收率由11％提升至54％。紧接着，通过实验过程中观测到的现象，设计运用TD[4]分别和邻二苯甲酸钠和均三苯甲酸钠进行自组装制备自组装大环和二维空间网，但是并没有得到预期的自组装构型。 在第三章，利用亚甲基苷脲TD和多聚甲醛在盐酸条件下缩合，氯化钡当作模板制取了TD[5]·2BaCl2，在TD[5]的两个端口均络合了一个氯化钡。之后利用硫酸将氯化钡除去，得到了纯净的TD[5]。最后，尝试使用TD[5]和碱金属盐及碱土金属盐进行自组装，其与氯化钙、氯化钾络合得到了分子管道，与氯化钡络合得到了分子链。 第四章工作中，成功合成并分离出了两种全新的葫芦脲结构:bis-ns-TD[8]和ns-TD[4]，结构均通过单晶衍射进行了确认，其中bis-ns-TD[8]是由8个亚甲基苷脲单元组合成的双环型葫芦脲，而ns-TD[4]是由四个亚甲基苷脲单元组成的半开环式的新型葫芦脲。ns-TD[4]其中包含了一个仲胺官能团，能够很容易与卤代分子反应并且制备一系列的葫芦脲衍生物，为改善其溶解度或进行功能化修饰打下良好基础。 第五章主要是设计了一个含紫晶结构的直线型刚性二羧酸，并尝试其与氯化锌在水热法的条件下组装制备MOF材料，但最终只得到了联吡啶二羧酸盐的单晶。 最后一章对全文的工作作进行了总结。