超分子化学是研究分子间可逆的非共价弱相互作用的化学,是食品、医药、能源、农业、材料和环保等领域的研究热点之一。环糊精作为超分子化学研究中的一种重要的主体化合物,以其所具有的独特的分子结构、良好的生物相容性、低毒性和易于制备等特点,在生物医药领域得到了广泛地应用和研究。利用有机合成的方法对天然环糊精分子进行衍生化,可以极大地改善环糊精的键合能力、溶解性和稳定性,扩展其在分子识别和分子组装方面的应用。本文设计和合成了多种环糊精的衍生物,研究了其与不同客体分子的组装行为,并探索了超分子组装体在生物领域的应用。具体研究内容如下：1.简要概述了超分子化学的发展历史和研究现状,对环糊精分子的结构和性质、环糊精的衍生化以及基于环糊精的分子组装及应用进行了综述。2.设计合成和详细表征了6位全取代和单取代的阳离子环糊精。研究了两种环糊精主体对阴离子表面活性剂十二烷基磺酸钠和多库酯钠的诱导聚集行为。实验结果表明6位全取代的p-环糊精主体可以诱导阴离子表面活性剂在浓度远低于其原始临界聚集浓度时发生分子聚集,形成数百纳米尺度的超分子聚集体。通过紫外-可见光谱、动态光散射和透射电子显微镜等手段研究了诱导聚集体的形貌和热稳定性。3.设计和构筑了一种无毒的超分子纳米粒子。该超分子纳米粒子由p-环糊精修饰的金纳米粒子和蒽修饰的金刚烷所构成。通过紫外-可见光谱、荧光光谱、核磁共振、热失重分析、透射电子显微镜、原子力显微镜和红外光谱的多种手段详细表征了超分子组装体的结构和形貌。由于蒽基团能够插嵌入DNA分子的双螺旋结构中,因此该超分子纳米粒子表现出高效的凝聚质粒pBR322DNA和小牛胸腺DNA的能力。更为重要的是,通过调节二元超分子组装体中主客体的化学计量比,可以很方便的实现对组装体DNA凝聚能力的调节。4.利用四苯基锌卟啉修饰的p-环糊精和透明质酸修饰的金刚烷构筑了一种卟啉-糖胺聚糖超分子复合物,并利用核磁共振、红外光谱、质谱和元素分析等手段详细表征了主客体分子和超分子复合物的结构。由于具有多孔的结构,该超分子复合物可以负载某些疏水性分子,如富勒烯。通过光谱和电镜的手段,研究了在水溶液体系中,超分子复合物对于富勒烯分子的负载行为。超分子复合物／富勒烯在可见光的照射下表现出较好的对质粒DNA的切割能力。