大环化合物本身具有洞穴,分子之间存在多种弱相互作用,十分容易进行自组装形成纳米孔道,或者堆积成新的孔穴。同时自组装体的孔径和功能可以方便的进行调节,在离子通道、分子识别、药物载体、生物传感器等方面已获得广泛的应用,因此受到越来越多的重视。然而,目前基于大环化合物的自组装体及其性能的报道仍然不多,特别是具有优异性能的自组装体多孔材料的报道则更少。同时,大环化合物的设计与合成仍然具有一定的挑战,并且对于大环化合物的自组装机理的认识仍然有限,这就给分子设计带来了一定的难度。同时,为了得到功能性自组装体必须将功能基团引入大环化合物,这样才能实现对组装体多孔材料的自组装形成与解体、分子识别和传感以及物质存储与释放等进行实时分析和监测。1.设计合成了一系列两亲性杯[4]芳烃胺和羧酸,杯[4]芳烃胺与L-二苯甲酰酒石酸双组分自组装,其自组装形貌受杯[4]芳烃胺下缘烷基链、构象以及酸的混合比、溶剂等影响。杯[4]芳烃羧酸8a在乙醇水溶液中自组装形成热响应凝胶。以化合物8d自组装形成的微纳米球为模板硅化得到介孔球状氧化硅纳米材料,其在气体吸附、催化等方面有着潜在的应用。而化合物17的自组装体为模板氧化硅化得到空心氧化硅纳米材料,有望应用于药物储存和控释等。2.设计合成了一系列具有聚集诱导发光特性的四苯乙烯冠醚大环,并研究了其自组装性能。化合物25b在不同比例的四氢呋喃水溶液中可自组装成纳米棒、实心球、空心球结构,空心球在THF水溶液中超声1.5h可以转化成由纳米棒围成的鸟巢状结构,同时荧光由绿色变成蓝色。由于在水的含量较大时,四苯乙烯冠醚大环化合物迅速聚集而未能有效堆积得到空心结构。与纳米棒相比,球状聚集体荧光发射波长更长,说明其分子共轭程度较大,相应的四苯乙烯的苯环间二面角较小,排斥力较大,不稳定,因此在室温放置或者超声时趋向于转变成稳定的纳米棒。利用空心球在四氢呋喃水溶液中对超声响应特性,实现了对抗癌药物丙卡巴肼苦味酸盐的装载与控释。3.设计合成出一系列四苯乙烯酰胺大环化合物,其均具有压致荧光变色特性。在结晶状态下,四苯乙烯酰胺大环分子采取更为扭曲的构象,使得苯环与双键共轭程度减小。外力作用下使得晶格被破坏,晶格束缚能和扭曲应力得以释放,导致分子构象平面化,苯环与双键共轭程度提高,产生的荧光发射光谱红移,在光学记录材料等方面具有潜在应用前景。研究了其在不同溶剂中的自组装性能,化合物44b在水含量为70%的四氢呋喃水溶液中形成的聚集体为纤维缠绕形成的筒状结构,随着水含量的增加,纤维缠绕程度进一步加大,水含量达到95%时,聚集体为稳定的开口空心球状结构,有望应用于药物装载与缓释等方面。