化学修饰β-环糊精的分子离子识别和组装研究已经成为超分子化学的热点领域之一。很多环糊精的衍生物已经成功的应用于分子离子识别,并且显示出很广泛的应用范围和良好的潜在应用价值。　　 汞是一种具有很大毒性的重金属,其毒性已经引起了全世界的关注,以无机盐形式存在的二价汞离子被认为是最危险和毒性最大的无机金属离子之一,由于它能被水中微生物转化为毒性更大的甲基汞并且可以通过生物富集而损害人类中枢神经系统,从而二价汞离子的检测成为了诸多学科共同关心的大课题。　　 为了进一步研究环糊精在分子离子识别方面的应用,本文设计合成了一系列具有特定功能基的β-环糊精衍生物,通过紫外-可见光谱、荧光光谱、二维核磁等方法考察了β-环糊精衍生物在识别客体分子离子中的应用。考虑到具有荧光特性的修饰β-环糊精衍生物在生物监测方面存在的潜在的应用价值和其与细胞膜作用的特性,我们对修饰环糊精在生物探测中的应用进行了初步探索。并且通过非共价修饰的方式将探针连接到单壁碳纳米管上面,研究了其在活细胞内对汞离子的检测。　　 具体研究内容如下:　　 1通过引入具有特定功能的芳香基团,合成了一系列新型的β-环糊精衍生物。　　 2合成了一种萘基硫脲修饰的全甲基化环糊精,并且研究了其对金属离子的传感。考虑到环糊精的无毒和很好的增溶效果,我们将全甲基化β-环糊精单胺与1-异硫氰酸萘酯直接反应,合成了一种新型的全甲基化β-环糊精衍生物,通过核磁、质谱、元素分析、FT-IR等手段对化合物进行了详尽的表征,并且通过紫外光谱,荧光光谱,HR-MS等手段研究了萘基硫脲修饰的全甲基化β-环糊精对Hg2+离子高选择性和高灵敏性的识别,并且研究了pH,EDTA,干扰离子等对识别过程的影响。我们得到的萘基硫脲修饰的全甲基化β-环糊精不仅水溶性显著提高到毫摩尔数量级,而且在很宽的pH范围内都可以有效的检测汞离子,同时在水中对汞离子的检测限达到3.7×10-7mol L-1.向萘基硫脲修饰的全甲基化环糊精的水溶液中加入汞离子后,荧光强度增强了30多倍,并且在生物体系中含量较多的碱金属、碱土金属和大多数的过渡金属和重金属等离子几乎不干扰检测体系的荧光。由于全甲化环糊精单元与细胞膜中的磷脂分子、胆固醇甚至蛋白质有一定的结合力,萘基硫脲修饰的全甲基化环糊精可以吸附在细胞膜上,所以我们将主体化合物用于活细胞中汞离子的检测。　　 3由于单壁碳纳米管具有很好的生物兼容性,无毒和可以进入细胞内的优点,我们通过表面修饰的方法制备了一种金属离子荧光探针修饰的单壁碳纳米管复合物,并且通过XPS,Raman,UV-vis,TEM等手段表征了复合物,通过正置荧光显微镜研究了其对酵母细胞的染色行为。　　 4 X射线晶体衍射分析是研究组装体的一个最直接而有效地方法,而且也是提供主客体包合物的三维结构的最为有力的证据。为了研究包合物在固态和溶液中的键和行为,我们通过溶剂挥发法制备了β-环糊精与3-氨基吡啶的晶体,并且通过X-射线晶体衍射分析考察了这种包合物在固态中的键合行为。