超分子聚合物是基于非共价键相互作用和自组装形成的聚合物体系,是超分子化学中的一个重要领域。目前,超分子聚合物的研究也从最初的利用单一的非共价键作用构筑发展为利用多重非共价键作用来制备,甚至可以将非共价键作用引入高分子聚合物链来制备具有特定功能的新型聚合物。虽然目前在超分子聚合物领域已经取得了一定的进展,但是对于发展新型构筑策略以及构筑具有多重功能的功能超分子聚合物的需求仍然十分迫切。基于我们课题组在配位键导向自组装方面的研究基础,本论文通过以金属配位键构筑的超分子金属有机大环为基础,通过逐级自组装策略,将金属配位键与多种非共价键作用结合起来构筑新型的、具有不同性质的超分子聚合物,并对超分子聚合物的性质与功能展开研究。本论文主要分为以下几个部分:第一章对目前基于金属配位键逐级自组装的研究进展和超分子聚合物的研究进展进行综述,并在最后提出研究课题。第二章在本章工作中,通过逐级自组装策略构筑了具有多重刺激响应性质的超分子聚合物凝胶。首先,设计并合成了具有不同尺寸的120°吡啶给体,并分别修饰柱芳烃单元和中性氰基客体单元。这两种不同尺寸的配体可以与120°铂受体通过“一锅法”自分类生成两种不同尺寸的金属有机大环;然后大环上的柱芳烃单元与氰基客体单元进一步通过主客体作用将两种金属有机大环交联起来形成超分子聚合物。在高浓度下,所得到的超分子聚合物可以转化成超分子聚合物凝胶,并能展示出多重刺激响应性,例如在温度、中性有机小分子竞争客体及卤素离子等的刺激下实现凝胶-溶液的可逆转换。第三章在这部分工作中,通过逐级自组装策略构筑了具有双重刺激响应性质的超分子聚合物。首先设计并合成了含有两个氰基单元和四苯乙烯单元的120°吡啶给体,然后通过金属配位键导向自组装得到了含有四个氰基单元的菱形金属有机大环。此外,合成了含有两个柱芳烃的分子用来作为连接子。通过大环和连接子之间的主客体作用,构筑了具有聚集诱导发光性质的超分子聚合物。这类具有荧光发射性质的超分子聚合物对溴离子和柱芳烃单元的竞争客体展现出刺激响应性质。第四章在本章中,通过逐级自组装策略将金属配位作用和主客体作用结合起来,构筑了两种具有多重刺激响应性质并且具有聚集诱导发光性质的超分子聚合物凝胶。首先在四苯乙烯单元上修饰两个吡啶单元和两个柱芳烃单元,得到了一种新型的120°吡啶给体,然后通过配位键导向自组装分别得到含有四个柱芳烃单元的菱形金属有机大环和含有六个柱芳烃单元的六边形金属有机大环。将双氰基中性客体加入两种金属有机大环的丙酮溶液,分别构筑了超分子聚合物,并在高浓度下表现出聚集诱导发光性质。进一步增大浓度,超分子聚合物溶液转变为交联的超分子聚合物凝胶。所构筑的超分子聚合物凝胶在温度、竞争客体、溴离子的刺激下展现出凝胶-溶液的转变响应,同时伴随着荧光发射的“开-关”。第五章本章工作利用主客体作用的动态可逆性实现了超分子聚合物拓扑结构的转化。首先通过配位键导向自组装构筑了含有两种冠醚的菱形金属有机大环,加入两种二齿客体,构筑了二维超分子聚合物。基于主客体作用的动态可逆性,通过竞争客体的引入和移除,可以实现超分子聚合物拓扑结构的可逆转化。通过核磁氢谱对这一系列转化过程进行了研究和表征。第六章在本章工作中,通过主客体作用将金属有机大环引入传统高分子聚合物网络,给高分子聚合物带来了新的性质。首先通过合理设计得到了含有一个甲基丙烯酸酯单元的柱芳烃衍生物和含有两个甲基丙烯酸酯单元的柱芳烃衍生物,并且得到了它们的晶体结构。通过与单体混合发生自由基聚合反应,将柱芳烃单元引入线形高分子链和交联的高分子聚合物中。利用主客体作用,可以将含有氰基客体单元及四苯乙烯单元的金属有机大环引入到传统的高分子聚合物网络,并展现出聚集诱导发光性质。第七章本章工作通过主客体作用实现了聚合物水凝胶机械强度的增强。首先通过配位键导向自组装策略将冠醚单元和链转移剂单元引入菱形的金属有机大环中,接下来通过组装后聚合策略,将高分子链引入到金属有机大环上。基于引入的聚合物链的成胶性能制备了含有金属有机大环骨架的水凝胶。流变学研究发现,通过冠醚单元与二齿客体的主客体相互作用,可以增强水凝胶的机械强度。