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超分子化学从诞生到现在,其中三种主要的主体分子：冠醚、环糊精、杯芳烃(杯吡咯)相继成为人们研究的热点。它们出色的分子识别与组装特性已引起众多科研工作者的关注,从而使其在生物医药、催化、有机合成等领域均占有一席之地。本论文对超分子的识别过程及作用机理进行了深入的理论研究,主要内容和结果如下：1.采用量子化学方法在B3LYP/cc-pVDZ水平上对杯[4]吡咯(CP)与F-、Cl-、Br-、 H2PO4-、NO3-、CH3COO-、HSO4-、ClO4-八种不同阴离子的结合行为进行了研究。我们发现不论是何种阴离子,它们与杯[4]吡咯主体结合的主要驱动力均为N-H…X (X=F, Cl, Br,O)氢键的形成。且X电负性越大,形成的氢键越强,主客体结合越稳定,与我们已有的理论知识一致。之后对氢键进行了NBO自然键轨道分析、wfn波函数分析和AIM拓扑分析,最后从热力学角度对复合物的稳定性进行了比较,八种包含物的稳定性顺序为：CP-F->CP-CH3COO->CP-Cl->CP-H2PO4-CP-NO3-CP-Br->CP-HSO4->CP-ClO4-。2.以杯[4]芳烃为基础,构造了杯芳烃冠醚复合物(H),采用量子化学ONIOM分层的方法(B3LYP/LANL2DZ:PM3)研究了气相条件下它对离子对Na+X-(X=F、Cl、Br-)的包合情况,得到了两种类型的离子对包合物：主体分离型和接触型,它们的稳定性顺序为Na+F"/H>Na+CI’/H>Na+Br-/H。采用分子动力学模拟方法,选用Materials Studio5.5中的Forcite模块对这两种类型的包合物在水溶液和氯仿溶液中的稳定情况进行了分子动力学模拟,发现主体分离型包合物受环境的影响较大,气相中稳定,水溶液中阴离子脱离主体游离到本体溶液当中,而在氯仿溶液中阴离子反向移动,进入主体空腔,与阳离子发生相互作用,分离型包合物向接触型包合物转变。而接触型包合物不论在何种溶剂环境中,阴阳离子都保持着相互作用,始终以包合物形式存在,变化不大。3.采用分子模拟的方法对单尾和双尾两种咪唑类离子液体表面活性剂[C8mim]Br和[C8C8im]Br与p-环糊精的包合情况进行了研究,并与实验结果进行比较,得到了一致的结果。单尾咪唑类离子液体与主体形成1：1包合物,双尾咪唑类离子液体与主体形成1：1和1：2两种包合物。环糊精与单尾咪唑类离子液体包合时,客体以咪唑环向环糊精的大口端靠近而包合；与双尾咪唑类离子液体包合时,客体存在着多种进攻方式：两个烷基链同时进入环糊精空腔或单烷基链进入环糊精空腔。咪唑环与环糊精端口的氢键作用和烷基链与环糊精空腔的疏水作用使得包合物稳定存在。