超分子化学的发展使得化学家的研究对象从简单的小分子逐步转变为分子聚集体,这与现在比较流行的“积小为大”这一构筑方式的目的完全吻合。主客体化学作为超分子化中至关重要的一部分,由于其良好的选择性,高度的有效性以及简便的响应性,被广泛地用来构筑一些功能型的自组装结构。在主客体化学发展的历史长河中,冠醚作为第一代的超分子主体始终起着至关重要的作用。我们课题组经过了多年的研究,从最初的提高冠醚及其衍生物(穴醚,cryptand)与客体分子之间的结合能力逐步转变为构筑基于冠醚衍生物的超分子聚合物、小分子弹性体以及自修复材料等具有特定功能的组装体,对于冠醚与穴醚的研究与深化始终走在国际的前沿。在探索新的具有良好的相互作用的主客体体系的过程中,对于已有主体进行衍生化以提高主客体之间的结合能力是一种最为简便而有效的方式。我们通过引入更多的结合位点(在苯环上引入取代基或者引入更多的链),不仅可以提高主客体之间的键合能力,而且还可以改变主客体络合物的空间构型。我们通过研究发现,如果我们想要得到比较理想的主客体络合物体系(即主客体之间有着非常优异的相互作用),我们不仅要使得主体上有着足够多的与客体作用的结合位点,而且还要使得主体有着比较合适的空腔尺寸以匹配客体分子,使得在络合的过程中主体不需要克服因为其构型改变而引起的熵变。另外,我们还可以引入新的结合位点来使得主客体络合具有一定的响应性,这对于我们构建分子机器和刺激响应性的超分子聚合物有着重要的理论意义。在构建具有特定功能的超分子材料的过程中,我们将重点主要放在主客体体系之间弱相互作用所产生一些传统材料所无法具有的性能的研究,比如研究机械互锁的聚合物分子内的机械运动,超分子凝胶的刺激响应性以及自修复的能力等方面。基于双苯并-24-冠-8和1,2-二吡啶乙烷的良好的主客体识别作用,我们通过“穿入后聚合”的方法构筑了一个最为基本的机械互锁聚合物之一——雏菊链。该雏菊链的数均分子量高达64KDa,表明每一条高分子链上有45个重复单元。这是用动态超分子单体(单体中不同组分间通过非共价键连接)来简便构筑机械互锁聚合物的又一个很好的实例。我们通过将侧链有双苯并-24-冠-8的聚甲基丙烯酸甲酯的高分子用有着不同端基的双二级铵盐交联起来,得到了两个超分子凝胶。由于主客体络合物之间固有的pH值的响应性,这两种凝胶都可以通过pH值的刺激来降解。更重要的是,这两种凝胶在宏观上都表现有极好的自修复的性能,而且这一过程可以重复多次。这种对于超分子凝胶的响应性和自修复性能的研究对于我们开拓超分子交联聚合物和聚合物凝胶作为自适应的智能材料方面有着重要的意义。