分子识别是超分子化学领域研究的热点之一。因阴离子识别对于揭示生命过程中化学反应的本质具有重要意义,阴离子识别和传感研究备受关注。基于氢键作用的中性受体分子逐渐成为阴离子受体分子发展之主流,良好的阴离子识别性能是设计中性受体时考虑的关键因素;而评价受体性能的核心指标就是选择性和灵敏度。目前,提高中性受体阴离子结合性能的主要策略有四条:（1）增加氢键结合位点;（2）提高结合位点质子酸性;（3）借助静电引力的协同作用;（4）引入变构原理。本论文以N-酰胺基硫脲作为有效的阴离子结合位点,在传统阴离子中性受体研究的基础上,致力于探寻提高中性受体阴离子识别性能的新思路,并成功地构建了一系列具有良好阴离子识别性能的（硫）脲类中性受体,可以高效、高选择性乃至可于高竞争性水溶液中结合阴离子。论文共分为五章,分别包含以下主要内容:第一章为前言。首先简要介绍了超分子化学的研究现状和发展趋势;然后评述分子识别研究中基于氢键作用的中性阴离子受体的发展近况,着重论述中性受体设计时面临的挑战和当前的应对策略;最后,以此为基础、并基于本实验室已有的研究积累,提出本论文的研究设想。第二章为实验部分。详细介绍论文工作中所涉及主要试剂、仪器和受体分子的合成方法与结构鉴定。包括N-脂肪酰胺基-N’-（取代苯基）硫脲、聚-N-脂肪酰胺基-N’-苯基硫脲、N-乙酰胺基-N’-苯基脲、N-异烟酰胺基-N’-（取代苯基）硫脲和N-（2-（羟基）苄亚胺基）-N’-苯基脲等近三十种化合物。第三章合成了一类具有良好阴离子识别性能的N-脂肪酰胺基-N’-（取代苯基）-硫脲类中性受体,运用吸收光谱法研究了其与阴离子的结合、作用模式和影响因素。发现N-酰胺基端为脂肪酰胺基时,硫脲-NH酸性降低,但受体与阴离子的结合常数却有所提高。醇效应实验和CD₃CN中的核磁滴定表明受体分子与阴离子间通过氢键作用维系。分子两端取代基对受体-阴离子的结合产生不同影响:N’-苯基端取代基的推拉电子能力影响受体与阴离子结合能力;N-酰胺基端取代基则影响受体-阴离子结合物的吸收光谱形状。玻片表面固载聚-N-酰胺基-N’-苯基硫脲受体,利用接触角研究了受体与阴离子间的相互作用。本章还提出了提高受体对阴离子结合选择性的两条新途径:一是受体具有适宜的结构时,适当降低硫脲-NH的酸性以减小受体对阴离子的结合能力,可改善受体对某种阴离子结合的选择性;二是运用分子印迹技术,提高受体与阴离子结合的选择性。第四章合成了N-异烟酰胺基-N’-（取代苯基）硫脲类阴离子受体。受体分子以酰胺基硫脲为结合位点,吡啶环的引入可提高受体在水溶液中的溶解性。研究发现受体具有极强的阴离子结合性能,MeCN中与阴离子的结合常数大于10⁷Lmol^-1数量级,可将阴离子识别拓展至H₂O-MeCN混合溶剂中。核磁滴定表明受体分子与阴离子间系氢键作用,无脱质子过程发生。首次实现了简单中性受体分子在纯水介质中的阴离子有效结合。基于酰胺-NH质子核磁位移的相关分析表明,分子中的吡啶环相当于含有强吸电子取代基的苯环,酰胺-NH质子足够的酸性,是受体具有良好阴离子结合性能的重要原因。但更为重要的因素在于极性溶液中分子两端的疏水芳基在疏水作用力下可相互靠近,形成一个有利于阴离子结合的疏水微环境,这是受体在水溶液仍保持较好的阴离子结合能力的关键因素。本研究为水溶液中中性阴离子受体的设计提供了一种新的策略,可望为基于硫脲基团的有机催化剂的设计提供借鉴。第五章设计合成了一种新型的同源协同变构型荧光受体:N-（2-（羟基）苄亚胺基）-N’-苯基脲,对F^-表现出高的响应灵敏度和结合选择性:F^-导致受体MeCN溶液颜色由无色转变为黄色,荧光增强300余倍;CH₃CO₂^-和H₂PO₄^-等其它阴离子存在时溶液颜色均无此变化,荧光增强不足20倍。实验发现,分子中含有的两个阴离子结合位点,酚羟基-OH和两个脲基氮氢-NH,与F^-发生了分步反应:第一个F^-与受体酚羟基-OH结合,导致-OH脱质子,受体发生构型变化,增强了第二个F^-与受体脲基氮氢-NH的氢键结合。同时受体分子结构的柔性确保第一步反应对第二步反应产生的协同促进作用能顺利进行。而受体与CH₃CO₂^-和H₂PO₄^-等阴离子的氢键结合一步完成,脲基氮氢-NH的阴离子氢键结合能力较硫脲弱,因此受体与CH₃CO₂^-和H₂PO₄^-等的结合能力也较弱。可见分步结合和变构效应是受体对F^-具有强的结合能力和高选择性的关键。本实验为探索高灵敏和高选择性阴离子受体分子的设计作出了有益的尝试。最后于附录部分总结了本论文的创新点,并展望后续研究工作。