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在过去的二十年期间,机械互锁分子如轮烷、索烃、分子结等的合成方法受到广泛关注,这不仅由于它们具有非常奇特的超分子结构,还因为它们具有很大的潜在的应用价值。葫芦脲CB[n]是一类具有疏水性空腔和两个完全相同的羰基端口的大环分子,由于其具有特殊的结构特征,所以经常作为主客体识别的主体分子大环而被研究。在本论文中,我们合成了不同的客体分子,由于这些客体分子具有不同的官能团,因此其与主体大环分子CB[n]通过非共价键相互作用力形成不同形式的类轮烷,我们对其在固态以及液态下不同形式的组合状态进行了研究。本文研究了三种形式的类轮烷的结合模式以及液态下分子项链的刺激响应行为,具体如下:1、本论文通过主客体之间的相互作用合成了三个基于葫芦脲CB[n]形成的主客体类轮烷,研究了在固体状态下类轮烷通过客体分子上的4,4’-联吡啶单元之间垂直的π-π相互作用以及平行的π-π相互作用模式所形成的聚类轮烷,其中,类轮烷CB[6]·1具有一个非常有意思的结构,其是由客体分子1上的4,4’-联吡啶单元之间垂直的π-π相互作用形成一个螺旋的方形结构,类似生活中常见的方形楼梯,更有趣的是方形螺旋结构之间又是通过叠加的π-π相互作用交织在一起形成一个类似中国结的结构,并且我们通过TG、XRD对其热力学稳定性质进行了研究。2、本论文合成了两个末端分别带有4,4’-联吡啶单元的咔唑衍生物,并以末端4,4,-联吡啶单元作为与主体分子CB[8]之间结合的识别位点,末端4,4’-联吡啶单元以头尾相连接的方式通过非共价键相互作用力穿插进CB[8]的疏水性空腔内从而形成方形五元分子项链。为了更多的探究方形五元环分子项链的性质,我们对此分子项链进行了 NMR(1H,COSY,NOSEY,DOSY),UV-vis,DLS,SEM 的研究。