超分子化学是研究多个化学物种通过分子间相互作用缔结成为具有特定结构和功能的超分子体系的科学。经过近30年来年的快速发展，在与材料科学、生命科学、信息科学等学科的交叉融合中，超分子化学已发展演变成了超分子科学，并被认为是21世纪新概念和高技术的重要源头之一。而作为超分子化学的重要起源，主客体化学仍是超分子化学的核心研究重点之一。　　葫芦脲(Cucurbit[n]uril，简写为CB[n])也被称为瓜环，是以多个甘脲（或甘脲衍生物）为结构单元通过亚甲基桥连的笼状大分子。根据分子结构中甘脲单元的数目命名为葫芦[n]脲或CB[n]。除空腔可通过疏水相互作用与客体形成包合物外，葫芦脲上下两端环绕着的羰基氧可通过离子-偶极相互作用以及氢键作用结合阳离子型化合物，因此，葫芦脲不仅能与包括碱土金属、芳香族化合物等在内的客体分子进行包合配位，而且对有机阳离子有着极高的亲和性。葫芦脲另一个显著的特点是其相对刚性的分子结构所带来的热稳定性，这使得其能参与到反应条件更为苛刻的应用中。自2000年葫芦脲同系物的发现以来，葫芦脲化学在分子识别、药物分子稳定及释放、自组装分子机器、金属配位化学、纳米反应器及自组装超分子材料等领域中都展现出广阔的应用前景。　　本论文利用核磁共振、紫外吸收光谱和单晶x射线衍射等技术研究了葫芦脲对环番Blue box、氮杂穴谜、亚胺正离子及水溶性金属卟啉的包结作用，并且进一步探究了葫芦脲作为纳米反应器对席夫碱反应及金属卟啉催化氧化反应的影响。　　论文首先阐述了近年来葫芦脲化学作为超分子化学的重要分支在其主体化合物合成及分离方向的研究进展，并对其作为纳米反应器在包括热反应、光化学反应等反应中的研究进行了综述。之后，论文主要通过核磁、紫外、质谱、单晶衍射等手段研究了葫芦[10]脲对一系列含有联吡啶单元的化合物的包结行为。研究结果表明，葫芦[10]脲可与甲基紫精形成1∶1及1∶2的包合物，并在有第三方客体的存在下，可进一步形成1∶1∶1、1∶2∶1及1∶2∶2的多元包合物，同时，葫芦[10]脲可与一端相连的两个甲基紫精分子形成1∶2的包合物，并且在第三方客体的刺激下会由直线型的包结模式转变为“U”型的包结模式，此外，葫芦[10]脲也可与大环化合物Bluebox形成1∶1的包合物，并且不影响后者的识别性质。　　在初步了解了葫芦[10]脲的识别性质后，论文的第三部分进一步探究了葫芦[10]脲对氮杂穴醚的包结行为，并在此基础上研究了葫芦[10]脲对后者识别性质的影响。结果表明，由于氮杂穴醚可质子化的性质，葫芦[10]脲对氮杂穴醚的包结模式随着溶液酸碱性的变化而变化。在酸性条件下，氮杂穴醚主要是以苯环在葫芦[10]脲空腔的模式与后者进行识别;而在碱性条件下，氮杂穴醚则主要是以两端的氮原子在葫芦[10]脲中的模式进行识别。同时研究还表明，在进入到葫芦[10]脲的空腔后，氮杂穴醚对金属离子的亲和性稍有加强，但葫芦[10]脲的包结并未对氮杂穴醚识别阴离子的能力产生较大影响。　　在对葫芦脲的识别性质有了一定认识后，论文的第四部分主要研究了葫芦[7]脲作为纳米反应器对席夫碱反应的影响，并进一步探讨了其对亚胺正离子的稳定作用。研究结果表明，葫芦[7]脲的包结会使得苯甲胺的pKa值变大，使得在一定pH值范围内，溶液中苯甲胺主要以质子化的形式存在，因此葫芦[7]脲的存在对亚胺的生成反应表现为抑制作用，而由于葫芦[7]脲对底物的高亲和性，其对亚胺的分解反应表现为促进作用。此外葫芦[7]脲与亚胺正离子的高亲和性则会抑制后者的水解反应。　　论文的第五部分继续探究了葫芦脲作为纳米反应器对反应的控制作用，在确定了葫芦[10]脲可以对一系列水溶性金属卟啉进行包结后，以卡马西平及其类似物的环氧化反应为例，进一步探究了葫芦[10]脲作为纳米反应器对锰卟啉催化性能的影响，结果表明，在被葫芦[10]脲包结后，锰卟啉对卡马西平环氧化反应的催化性能有较大的提高，但是对于其类似物则没有，并且葫芦[10]脲的包结并不会增强锰卟啉催化氧化反应的选择性。