超分子化学或主客体化学是当今化学研究的一个热门领域。它主要研究的是有关两个或者两个以上化学物种通过分子间作用力缔合而形成具有更高复杂性的有组织实体，是研究超分子或者超分子结构的形成、性质及应用的化学，成为与其他学科相结合的新兴交叉学科。瓜环是超分子化学中继冠醚、环糊精、杯芳烃之后备受瞩目的一类新型笼状大环主体分子化合物。由于其特有的结构特性和广阔的应用前景，瓜环受到国内外相关学科研究者的关注，已逐渐成为大环化学及超分子化学研究领域中的一个重要组成部分。然而，由于普通瓜环的溶解性比较差，所以限制了对它的研究及应用，因此，改善瓜环溶解性成为瓜环研究的一个重要课题。近年来，一系列的含取代基的改性瓜环已见报道。贵州大学应用化学研究所合成了一系列的瓜环，并在合成改性瓜环方面做了很多基础性工作。　　本论文在文献调研的基础上，首先在第一章就瓜环及其同系物、衍生物的合成、结构等方面的一些基本性质，及瓜环在金属-瓜环-框架配合物（MOFs）这一领域的最新研究进展进行了综述。　　其次，在第二章本文利用普通苷脲、苷脲二聚体和甲基环氧苷脲为原料合成分离得到系列部分甲基取代瓜环：邻位六甲基取代五元瓜环（1,2,3-HMeQ[5]）、1,2,4-六甲基取代五元瓜环（1,2,4-HMeQ[5]）、1,3-四甲基取代五元瓜环（1,3-TMeQ[5]）、二甲基取代五元瓜环（DMeQ[5]）、间位六甲基取代六元瓜环（HMeQ[6]）和对称四甲基取代六元瓜环（TMeQ[6]），并得到核磁共振、质谱和X-射线单晶衍射的确认。更重要的是我们还优化了对称四甲基取代六元瓜环（TMeQ[6]）的合成、分离工艺，使我们能够快速简单的得到纯的TMeQ[6]。对称八甲基取代六元瓜环（OMeQ[6]）和1,2,3,5-八甲基取代六元瓜环(1,2,3,5-OMeQ[6]）是通过加入金属离子而得到的新型改性瓜环。　　第三章主要利用这些得到的甲基取代六元瓜环和金属离子作用合成瓜环-金属-配合物，总共合成得到了33种甲基取代瓜环-金属-配合物，并利用X-射线单晶衍射表征了这些瓜环-金属-配合物。实验结果表明：TMeQ[6]、HMeQ[6]、OMeQ[6]等甲基取代六元瓜环与碱金属、碱土金属、过渡金属、稀土金属等均具有选择性的作用，并且金属离子多以水合离子的形式与瓜环端口羰基氧原子发生偶极作用，形成分子胶囊壳结构，然后瓜环与金属离子水合物形成的单元结构通过氢键作用或直接的偶极作用连接成超分子链。更重要的是我们发现了甲基取代六元瓜环与碱土金属离子作用的七个体系，形成了真正意义上的金属-瓜环-框架配合物（MOFs），它们的一维超分子链是通过金属离子和相邻的两个瓜环端口的羰基氧直接配位而形成的，不像其它体系是通过氢键网络或共用水分子而形成。　　第四章主要利用这些得到的甲基取代五元瓜环及环己基瓜环全取代五元和金属离子作用合成金属-瓜环-配合物，总共合成得到了24种取代五元瓜环-金属-配合物，并利用X-射线单晶衍射表征了这些瓜环-金属-配合物。实验结果表明：不管是什么基团取代的五元瓜环与金属离子相互作用时，最大的特点都是瓜环两端口的羰基氧最易全部和金属离子直接配位，空腔内包含水分子或阴离子，形成真正的分子胶囊。在合成瓜环-金属-配合物时，甲基取代五元瓜环与金属离子作用时均没有获得金属离子和相邻两个瓜环端口羰基氧直接配位形成一维超分子链这一作用模式，而在环己基全取代五元瓜环与金属离子作用时获得了五个体系具有这种作用模式。　　最后，考虑到由于传统瓜环在水及有机溶剂中溶解性不理想及化学反应活性低等方面的缺陷，导致它们在应用方面受到一定的局限。为此，本论文在第五章尝试了羟基瓜环的合成。我们利用过硫酸钾或过硫酸钠直接氧化瓜环的方法，成功合成、分离得到了十羟基五元瓜环、十二羟基六元瓜环和八羟基二甲基五元瓜环，这些羟基瓜环能溶于水及DMF、DMSO等有机溶剂。