纽结和索烃不仅广泛地存在于我们日常生活中,同时存在于分子这种微观的世界中。在天然的DNA、蛋白质和人工合成的纽结中,这样只有几个纳米大小的纽结有着不同寻常的生物和化学性质。例如,具有纽结结构的传递蛋白和抗坏血酸氧化酶与其线型类似物相比在传输Fe3+和酶氧化方面有着显著的特性。纽结和索烃等拓扑分子是目前化学家们合成出的最复杂的化合物。Sauvage合成了第一个三叶结分子,紧接着索罗门链(Solomon link)、博罗梅安环(Borromean link)、五叶结(Pentafoil knot)和其他更复杂的纽结被合成出来。然而,要想合成出更多更复杂的拓扑分子,配体的设计与合成仍然是个很大挑战。文章第一章介绍了纽结理论的概要,纽结与索烃的命名,同时详细的介绍了拓扑纽结与索烃的研究现状。文章第二章介绍了三叶结分子的合成。由联吡啶配体单元与链通过Mitusunobu反应合成含三个联吡啶的长链配体化合物9,然后将此配体端位修饰上一个叠氮基团,还原此叠氮再通过酰胺缩合反应将此长链配体修饰成含有端位炔的长链配体化合物13。在亚铁离子诱导作用下空间穿梭成分子开环结化合物19。最后通过1,3-偶极环加成将端位叠氮桥化合物与分子开环结连接起来形成三叶结分子。对目标化合物进行1HNMR、13CNMR以及质谱等结构表征。文章第三章介绍了反手结分子的合成。我们设计制备一个体积很大的卟啉聚合物阻挡基团化合物30和一个端位带叠氮的三叶结阻挡基团化合物34,然后通过1,3-偶极环加成将它们连接到第二章中合成的分子开环结上。最后在脱掉开环结中的金属离子后由于阻挡基团体积足够大可以阻挡此结散开,得到我们最初设想的反手结分子。对目标化合物进行1HNMR、13CNMR以及质谱等结构表征。