拓扑结构应具有高度对称性和美学视觉冲击，常被用来当作宗教文化符号的标志。在许多天然生物大分子中存在拓扑结构，比如DNA、RNA和蛋白质，这些特定的结构在生物体内承载一定特定的功能。然而化学家通过化学合成拓扑结构的历史才不过50年之久，在这期间化学合成拓扑纽结结构的方法得到了很大的进步，例如三叶结、所罗门环、博罗梅安环、五叶结等复杂的拓扑结构被陆续报道。本论文主要研究内容是以金属离子为模板合成纽结分子的研究。　　第一章介绍了拓扑理论的发展过程和拓扑理论的基本概念，对拓扑结构的分类及其拓扑性质进行了详细的阐述，并且对化学设计合成拓扑结构的各种方法进行了详细的论述，最后还详细阐述了化学家们对三叶结、所罗门环、博罗梅安环、五叶结和大卫之星等复杂拓扑结构的合成现状。　　第二章前半部分介绍了含有三类不同双酚桥连接联吡啶配体L1、L2和L3的合成，并且对这三类配体与锌离子进行了配位测试，从中得出具有六环基双酚三个联吡啶配体L1与锌离子配位形成开环三叶结最为适合。后半部介绍了具有更长链的六元环基联吡啶配体L4的合成和与八种过渡金属离子(Mn2+、Fe2+、Co2+、Ni2+、Cu2+、Zn2+、Cd2+和Hg2+)的配位测试研究。　　第三章介绍了通过赋予配体L1端位叠氮基和炔基的合成过程，并且研究了以锌离子和亚铁离子为模板所形成开环三叶结通过点击反应闭环形成三叶结的过程;最后还尝试对以亚铁离子为模板合成的三叶结手性分离。　　第四章介绍了以开环三叶结L1-2-Fe和准轮烷化合物反应合成三叶结索烃复合物的过程。前半部分讲述的是通过氢键作用合成三叶结索烃复合物过程，由于氢键作用容易受到反应条件的影响，发现其不适合用于合成三叶结索烃复合物。后半部分讲述的是通过1，10-菲罗琳配体单元合成三叶结索烃复合物过程，通过以亚铜离子为模板合成出准轮烷化合物48与开环三叶结L1-2-Fe闭环形成了三叶结索烃复合物L1-Fe-Cu。