超分子自组装化学是一门快速发展的交叉学科,它涵盖了化学、生物学、物理学等特征,并且已经逐渐发展到新的科学领域。在本文中,我们科学的设计合成了十种同功能性有机配体,通过运用配位驱动自组装的思想和金属组装子导向可编程自组装的方法,报道合成了一系列基于功能性配体的超分子配合物,这些功能化的金属有机超分子化合物在光功能材料、催化等方面有着潜在的应用。在第二章中,我们设计合成了两种新颖的蒽基双（β-二酮）配体H2L~1和H2L~2,通过自组装合成三种中性过渡金属和稀土超分子配位组装体,并用单晶衍射（X-ray）,元素分析,红外光谱,紫外光谱,荧光光谱等对其进行了表征。本章主要报道了两个蒽基双（β-二酮）配体的合成及其双核过渡金属大环和双铕三股螺旋体的自组装和发光性质的研究。在化合物1中,配体L~1以双齿螯合的方式和金属Cu进行配位构筑环状中性超分子,同时在配位的未脱质子的甲醇分子和二酮官能团之间分子内部的强氢键作用下构筑一维分子链。化合物2中,参与配位的甲醇分子以甲氧基参与搭桥的方式与相邻的Fe原子配位构筑环状中性超分子。化合物3中,配体L~2以双齿螯合的方式和金属Eu进行配位构筑成发光三股螺旋中性稀土超分子。关于更多的蒽基多（β-二酮）配体的合成及其过渡金属和稀土金属的自组装和发光性质的研究仍在进行中,本章也为β-二酮配体及其自组装配合物的设计合成提供了新的思路。在第三章中,我们设计合成了三类双功能吡唑配体,这些配体具有两种不同功能配位点,通过可编程自组装的方法先后合成一系列一级双金属夹子,二级超分子化合物。这些双功能配体的吡唑官能团在水溶液中可通过自发脱质子的方法形成双齿桥联配位模式,合成了一系列一级双核化合物（terpy Pt）2（L~4）（NO3）3,（bpy Pd）2（L~5）2（NO3）2,（bpy Pd）2（L~6）2（NO3）2,（dmbpy Pd）2（L~5）2（NO3）2,（dmbpy Pd）2（L~6）2（NO3）2,（bpy2Pd2）2（L~7）2（NO3）2,（bpy2Pd2）2（L~8）2（NO3）2,同时合成了一列的稀土类一级和二级超分子Eu（L~4）3Na3,Tb（L~4）3Na3,Eu（terpy Pt）6（L~4）3（NO3）6,（HL~7）3Eu（o Tf）3,并通过核磁和质谱表征对其结构进行表征和自组装合成跟踪研究。由于其在空气中易风化,导致只有部分组装体初步得到晶体,其晶体生长条件与其相关性质在进一步研究中。同时,我们对具有双核金属夹子结构的C1-C4·2NO3-和C1-C4·2PF6-在Suzuki偶联反应的催化活性研究,通过与双金属导向组装子（[（bpy）2Pd（NO3）2]（NO3）2或[（dmbpy）2Pd2（NO3）2]（NO3）2）和原料配体HL~5,HL~6的催化活性进行对比,我们发现C1-C4·2NO3-和C1-C4·2PF6-在Suzuki偶联反应中具有高效的催化活性,这归属于Pd（II）和Pd（II）中心之间相互的协调作用和分子内部的氢键作用。研究这些双核金属配合物具有很重要的意义,这一部分进一步研究仍在进行。在第四章中,我们设计合成了一系列的双功能吡唑配体（HL~1,HL~2,HL~3,HL~4,HL~5,HL~6）和多吡啶配体（L~7）,双功能吡唑配体具有两种不同功能的配位位点,结合吡唑官能团在室温溶液体系自发脱质子且通过可编程自组装的方法先后合成了一些列结构新颖的超分子化合物（C1·2NO3-,C2·2NO3-,C3·2NO3-,C4·2NO3-,C5·2NO3-,C6·8NO3-,C7·8NO3-,C8·36NO3-,C9·2NO3-,C10·12NO3-,C11,C12·2NO3-,C13·16NO3-,C14·2NO3-,C15·16NO3-,C16·2NO3-,C17·2NO3-,C18·2NO3-,C19·2NO3-,C20·24o Tf-,C21·24o Tf-）。首先,这种双配位位点配体的吡唑官能团在水溶液体系中通过自发去质子形成双齿桥联配位模式,与双核的金属导向组装子（[（bpy）2Pd（NO3）2]（NO3）2或[（dmbpy）2Pd2（NO3）2]（NO3）2）通过自组装合成,成功得到一系列具有双金属中心阳离子骨架的超分子“夹子”。然后,这些夹子型组装体中的二级配位点与双核的金属导向组装子（[（bpy）2Pd（NO3）2]（NO3）2或[（dmbpy）2Pd2（NO3）2]（NO3）2）进行二级配位自组装得到一系列具有高电荷,阳离子骨架的金属超分子结构。我们通过核磁和质谱进行实时的跟踪进行确认是否组装完成,并对目标产物通过X射线单晶衍射实验,NMR,FT-IR,CSI-MS和元素分析等对其进行了表征。另外,我们对C1·2NO3-,C2·2NO3-,C3·2NO3-,C4·2NO3-进行了Suzuki-coupling反应催化性质的研究,由于分子内部存在Pd（II）···Pd（II）键合作用和分子间的氢键作用等多重超分子协同作用,合成的四个超分子化合物中在Suzuki-coupling反应均具有良好的催化活性。本章的工作展现了一种通过程序化自组装合成具有双功能金属中心超分子的新策略,同时我们对部分的双金属超分子夹子化合物进行Suzuki-coupling反应催化性质的研究,由于分子内部存在Pd（II）···Pd（II）键合作用和分子间的氢键作用等多重超分子协同作用,双核金属超分子具有良好的催化活性,并在分子催化领域有着潜在的应用前景。研究这些多核金属配合物具有很重要的意义,这一部分进一步研究仍在进行。在第五章中,我们设计合成了六个双二硫化碳类配体,通过运用Au I···Au I键合相互作用,我们报道合成了一系列具有Au I···Au I键合相互作用的同手性四聚体金属Au16大环。我们通过合成得到的四个船状单体{[（dppm）Au2]2L2-}·2PF6作为初级的构筑单元,并通过分子间诱导合成二级手性环状超分子化合物{[（dppm）Au2]2L2-}4·8PF6。其中,四个对应同手性{[（dppm）Au2]2L2-}·2PF6通过强的分子间和分子内金属-金属键和作用进行自组装和自拆分。同时,配合物14–64·8PF6的单晶X射线衍射结构分析显示是同手性的四聚体金属大环结构。此外,NMR表征分析研究发现,配合物14–64·8PF6在浓度和温度的影响下,通过定向Au I···Au I键合相互作用,发生可编程的自组装合成同手性四聚体金属Au16大环。有趣的是,已成功地确定14,64和84·8PF6几乎都是光学纯的同手性晶体。并基于单晶结构表征数据,我们提出了合理的二聚体间诱导积聚的途径,并由混合配体组装的54和64·8PF6的晶体数据进一步证明。这种同手性自组装和自拆分的现象为我们提供了一个可视化的窗口,可以更好地理解我们实验合成的由定向Au I···Au I键合相互作用驱动发生可编程的自组装合成同手性四聚体金属Au16大环的组装和拆分机理。与此同时,这些具有金属-金属键相互作用的手性聚集体在手性分子识别,手性存储材料中也显示出潜在的应用前景。