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三蝶烯是一类具有三维刚性结构的芳香族化合物，由于在结构上的特殊性，三蝶烯及其衍生物被广泛应用于分子机器、材料科学和超分子化学等领域。本论文主要是以官能团化的三蝶烯衍生物为基块，设计合成了几类新型的刚性大环主体化合物，并对其结构和构象方面进行了详细研究，并进一步利用这些主体分子进行分子识别和组装方面的研究工作。主要研究内容和结果如下:
(1)由2，7-二羟基三蝶烯和2，5-取代基-1，3-二溴甲基苯出发，通过“一步法”构建了一系列基于三蝶烯的新型的氧杂同杯芳烃化合物，并发现目标分子是以一对非对映异构体的形式存在。此外，我们对化合物在溶液和固态中的构象进行了研究，发现目标分子都具有高度的对称性和固定的构象，且固态下反式异构体2-16a采取椅式构象，顺式异构体2-16b为船式构象。
(2)基于得到的氧杂同杯芳烃化合物具有扩展的和富电子的空腔，我们通过荧光光谱法研究了化合物2-18b与富勒烯客体C60及C70的相互作用。主体分子的荧光在客体的存在下发生明显焠灭，且主客体间形成1∶1的络合物，化合物2-18b与C60及C70的络合常数分别为(1.50±0.09)×105 M-1和(1.44±0.09)×105M-1.
(3)由2，7-二羟甲基-1，8-二甲氧基三蝶烯3-1与2-甲基间苯二酚出发，通过片段合成法得到了基于三蝶烯的杯[6]芳烃3-3a和3-3b，并在BBr3作用下脱除甲基得到了全羟基的产物3-4a和3-4b，并对化合物3-3和3-4的结构进行了研究，发现化合物3-3和3-4都具有高度的对称性和固定的构象，且化合物3-3a在固态下可包结一个氯仿分子。此外，研究发现化合物3-4a与系列联吡啶和单吡啶客体分子可以形成1∶1的络合物。
(4)由2，7-二羟甲基-1，8-二甲氧基三蝶烯3-1与2-取代间苯二甲醚出发，在温和的条件下构建了一系列基于三蝶烯的杯[6]芳烃，并研究了杯[6]芳烃在固态下的组装行为，发现化合物3-11b、3-12b和3-13b可以通过分子间的非共价键相互作用自组装为以芳环为管壁的管状体，进而组装为三维的微孔结构。