瓜环(cucurbit[n]urils,简称Q[n]或CB[n])是超分子化学领域中继冠醚(crown ether)、穴醚(cryptands)、环糊精(Cyclodetrin)、杯芳烃(Calixarene)之后兴起的又一类新型的对称大环化合物。因其特有的结构特征和潜在的应用前景,近年来受到国内外研究者们的广泛关注。目前普通瓜环家族成员共有Q[5]、Q[6]、Q[7]、Q[8]、Q[10]及tQ[14]种瓜环。随着瓜环合成和分离技术的不断改进,一系列结构新颖的瓜环,如反式六元瓜环(iQ[6])、反式七元瓜环(i Q[7])、错位桥联的十元瓜环和错位桥联的六元瓜环以及一系列烷基、羟基取代改性瓜环不断被合成出来,并在瓜环基超分子自组装体的构筑等研究领域取得了较快发展。本论文在已有工作的基础上主要研究内容包括:1)单甲基取代瓜环的合成、分离及结构表征;2)单甲基取代瓜环与稀土金属的作用及其在轻重稀土分离方面的研究;3)有机分子诱导单甲基取代瓜环形成超分子自组装体在选择性吸附方面的研究。利用瓜环外壁作用,引入第三组分作为结构导向试剂诱导的策略,设计并构筑瓜环基超分子自组装体。根据第三组分类型,研究内容包括:1)利用瓜环外壁上的取代烷基的推电子作用进行瓜环基超分子自组装体的合成及性质研究;2)利用有机诱导试剂所含芳环与瓜环外壁作用进行瓜环基超分子自组装体的合成及性质研究;3)利用无机阴离子诱导试剂与瓜环外壁作用进行瓜环基超分子自组装体的合成及性质研究,并对所得瓜环基超分子自组装体在吸附、分离识别、传感、多相催化等功能性质进行研究。进而发展和建立瓜环化学中的一个新方向。在四氯镉酸根([CdCl4]2-)阴离子作为结构导向试剂的条件下,诱导单甲基取代五元瓜环(SPMeQ[5])、单甲基取代六元瓜环(SHMeQ[6])与碱金属、碱土金属、稀土金属作用,呈现出多种作用模式,尤其是与稀土的作用,通过改变酸性强度,表现出较高选择性和多样的自组装结构。本论文还讲述了一种典型的有机分子对苯二酚(Hyq)作为结构导向试剂,通过有机分子与瓜环的外壁作用这一主要驱动力,诱导形成SPMeQ[5]-Hyq基多孔超分子自组装体。并对其进行了多种挥发性有机分子的吸附实验的研究,实验结果表明,该SPMeQ[5]-Hyq基多孔超分子自组装体对挥发性醇类有较为理想的选择性吸附。本论文通过选择不同结构导向试剂,成功构筑了一系列单甲基取代瓜环基超分子自组装体,并在稀土分离、选择性吸附等方面进行了相应的实用性性质研究。