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三蝶烯是具有独特三维刚性结构的分子，它拥有丰富的反应位点与衍生化位点，因而由其为分子基块能够通过多种键连方式形成丰富多彩且各具特色的新型合成受体分子，由三蝶烯衍生的合成受体分子具有特殊的三维空腔结构、容易衍生化与功能化以及在分子识别与组装等方面有广泛的潜在用途。本论文主要论述了基于三蝶烯新型合成受体分子进行分子识别和组装的研究工作。在本文中，我们基于三蝶烯的构筑基块有机结合功能性的冠醚单元设计合成了几种超分子受体分子，利用这些受体分子构筑了有趣的超分子组装体和互锁结构，并且实现了这些超分子组装体对外界环境刺激的响应。本文的工作为三蝶烯在超分子化学中的应用增添了新的内容，提供了新的思路，为这一领域以后的工作奠定了坚实的基础。
(1)新型合成受体分子体系的发展始终是超分子化学创新研究的主题与重要源泉。已知的合成受体分子实际上都是由具有特殊结构与反应性能的分子基块通过适当的连接方式而形成。通过把刚性的富电子三维结构的三蝶烯单元作为桥接单元与柔性的功能性冠醚单元有机的结合起来，我们经过简单的几步反应方便的合成了一系列三蝶烯双冠醚主体分子。详细的研究了三蝶烯双冠醚主体分子2-1对N,N二烷基-4，4-联吡啶盐与二苄胺盐在溶液中以及在真空条件下的络合与组装情况，证明了它对两种客体分子都可以有效的识别。在测定络合常数的过程中，仔细地研究了离子对效应对主客体络合的影响，并成功的推导了具有二级络合平衡的主客体体系的拟合公式。培养得到了络合物2-1·(2-9)的单晶结构，很明确的证明了双冠醚主体分子像钳子一样把客体分子夹在两个冠醚环之间，实现了设计的目的。研究发现通过三丁胺与三氟乙酸可以有效的调控主体分子2-1对两种不同客体的识别，这为我们进一步发展可酸碱调控的分子肌肉打下了坚实的基础。研究发现双冠醚主体分子2-1对1，1-乙撑-2，2-联吡啶盐及其类似物可以有效的识别，这充分证明了三蝶烯作为桥联单元给24-冠-8这样的功能基块带来的性能的提升和多样化。我们还通过钾离子与18-冠-6有效的调控了主体分子对2，2-联吡啶盐及其类似物的包结与释放。
(2)圆柱形大三环主体分子是一类具有独特的结构和丰富的性能的合成受体分子。我们研究了大三环主体分子3-1对2，2-联吡啶盐类的络合作用，发现它们可以形成稳定的络合物，并对主客体的络合常数进行了测定。得到了络合物3-1·(2-12)和3-1·(2-13)的单晶结构，从3-1·(2-12)的单晶结构中可以看出客体分子2-12从主体分子的中心环空腔穿过，位于主体分子空腔的一侧，这样的作用方式为进一步络合另外一个客体分子提供了机会。证明了通过钾离子和18-冠-6可以调控大三环主体分子对2，2-联吡啶盐类客体分子的包结与释放。
(3)三元复合物是一个主体分子同时包结两种不同的客体分子形成的超分子络合物。在乙腈与氯仿1∶1的混合溶剂中，基于大三环主体分子3-1对2，2-联吡啶盐的络合，我们进一步加入富电子的客体分子构筑了新的三元复合物体系，扩展了三元复合物的应用的范围。根据富电子客体分子联苯二胺的特点，我们通过三氟乙酸和三丁胺实现了对新构筑的三元复合物与二元超分子络合物之间的互变调控。这为进一步构筑复杂超分子体系提供了新的调控模式。
(4)圆柱形大三环冠醚对带电荷客体分子的识别和组装的研究较多，然而这一类主体分子对中性客体分子，尤其是具有多种光物理和电化学性能的蒽醌类分子的研究还很少见到报道。基于圆柱形大三环主体分子3-1对钾离子的络合来引入新的配位点，通过配位作用实现了对中性客体分子蒽醌的识别，构筑了串联式络合物。进一步把蒽醌衍生出功能基团，并利用先穿线后封端的方法构筑了三个含有不同大小封端基团的[2]轮烷。通过利用18-冠-6剥离钾离子研究了不同封端基团大小的轮烷在没有离子模板的情况下的解离过程。这一研究使我们对轮烷封端基团大小与大三环主体分子内部空腔的匹配性有了更深刻的认识。
(5)基于三蝶烯设计并合成了含蒽单元的新型大三环主体分子6-3。详细研究了溶液中主体分子6-3在不同离子存在条件下对均苯四甲酰亚胺衍生物和蒽醌的选择性识别作用，发现发现主体分子在锂离子存在的条件下对均苯四甲酰亚胺衍生物识别作用最好；在钾离子存在的条件下对蒽醌的识别作用最好。证明了6-3对联吡啶盐客体有很好的识别作用。以上的主客体络合物均得到了单晶结构的证明。利用钾离子、锂离子和它们对应的简单冠醚实现了三个可逆的离子调控过程。这一研究为我们基于圆柱形大三环体系构筑多重调控的超分子体系奠定了基础。