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超分子化学或主客体化学是当今化学研究的一个热门领域。它研究的主要对象是有关两个或者两个以上化学物种通过分子间作用力缔合而形成具有更高复杂性的有组织实体。瓜环是超分子化学中继冠醚、环糊精、杯芳烃之后备受瞩目的一类新型笼状大环主体分子化合物。由于其特有的结构特性和广阔的应用前景，瓜环受到国内外相关学科科研工作者的关注，已逐渐成为超分子化学研究领域中的一个重要组成部分。然而，由于普通瓜环的溶解性和反应活性很差，所以极大的限制了对它的研究及应用，因此，改善瓜环的溶解性和反应活性已成为瓜环化学研究中的一个重要课题。 本论文在文献调研的基础上，首先就普通瓜环及其衍生物改性瓜环的合成、分离、结构特征及其一些物理化学性质，瓜环在超分子主客体化学研究，瓜环在应用方面的研究进行了综述。 其次，在本文第二章我们利用苷脲、苷脲二聚体和甲基环氧苷脲为原料合成分离得到了系列部分甲基取代瓜环。特别是我们优化了对称四甲基取代六元瓜环(TMeQ[6])的合成、分离工艺，使我们能够简单且快速的得到纯的TMeQ[6]。 第三章，在以芳香酚类有机小分子为诱导剂的条件下，利用水溶性的对称四甲基六元瓜环(TMeQ[6])、间位六甲基六元瓜环(HMeQ[6])及对称八甲基六元瓜环(OMeQ[6])与碱金属离子直接配位成功合成了基于甲基六元瓜环的配合物16个，并利用X-射线单晶衍射表征了这些瓜环-金属-配合物。实验结果表明:芳香酚类有机小分子的引入对瓜环与碱金属离子配位方式产生巨大的影响。此外，无机阴离子，瓜环腰上的取代基数目和位置也会对瓜环与碱金属离子配位方式产生很大的影响 第四章，利用水溶性的对称四甲基六元瓜环(TMeQ[6])与稀土金属离子直接配位成功合成了基于TMeQ[6]的配合物23个，并利用X-射线单晶衍射表征了这些瓜环-金属-配合物。实验结果表明:利用弱配位能力的阴离子ClO4-成功的合成了8个基于TMeQ[6]与稀土离子直接配位形成的一维管状结构的配位聚合物和2个基于TMeQ[6]与稀土离子直接配位形成的一维螺旋管状配位聚合物，并且研究了这两种配位聚合物在母液中的单晶转变，转变过程得到了单晶衍射的证实。利用引入有机羧酸辅助配体，我们成功的合成了9个基于TMeQ[6]与稀土离子的自组装超分子实体，而且我们发现不同有机羧酸的引入将对TMeQ[6]与稀土离子的自组装产生很大的影响。 第五章，利用有机羧酸小分子4-吡啶-3-吡唑-1H-乙酸为诱导剂，我们首次成功的合成了11个基于六元瓜环与稀土离子直接配位而形成的三明治型立方烷四核稀土簇合物，四核稀土簇合物的二聚体九核稀土簇合物及以四核稀土簇合物为组成单元的一维配位聚合物。此外，我们还进一步的研究了它们在磁学和光学等方面的性质。 第六章，我们成功的合成了4个基于TMeQ[6]与1，3-二氨基丙烷-N，N-二乙酸(H2TDA)与4个基于TMeQ[6]与氨基乙酸(Gly)在不同的无机酸作用下形成的8个均包覆阴离子水链、水带、水网的超分子自组装实体。此外，我们还成功合成了3个基于TMeQ[6]与碱金属配位形成的均包覆阴离子水蔟或水链的超分子自组装实体。其中，我们研究了一个包覆二维阴离子水网的超分子实体[(2HGly)@TMeQ[6]]·(HSO4)2·(H2O)10的a、b、c三个晶轴方向的质子导电和一个包覆一维阴离子水链的超分子实体[Cs(H2O)3(C6H5NO3)2(TMeQ[6])]·8(C6H5NO3)·(SO42-)·6H2O的a、b、c三个晶轴方向的质子导电。通过测试导电性质来表征其质子传递行为。通过对变温阻抗谱和结构的分析，并结合对活化能的模拟计算和介电性质的测试分析质子传递的可能路径和产生导电各向异性的可能原因。