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自20世纪60年代Pederson等第一次发现了冠醚，此后超分子化学家们陆续发现了环糊精、杯芳烃、葫芦脲等四代重要的大环分子化合物。自超分子化学的概念后提出以后，研究人员在几十年来已取得了丰富的成果，其中设计、合成、应用新型的超分子主体化合物一直作为超分子化学研究的热点，受到各国科学家的持续关注。作为一种最新的大环主体化合物，柱芳烃(Pillararene)自2008年被日本科学家Ogoshi发现并命名已过去了十年时间，由于其对称性结构及优异的主-客体性质，正逐渐受到超分子化学家们的重视，并取得了丰富的研究成果。柱芳烃的结构决定了其易衍生化的特性，本篇论文的前两部分工作主要集中在设计和合成氰基化及羧基柱[5]芳烃，第三部分工作则是用共结晶的方法制备基于全羟基柱[5]芳烃和4，4-联吡啶的P5-bpy-SOF。以下是三部分工作的简介: 1.甲氧基柱[5]芳烃(Pillararene)是一种具有空腔的五棱柱形化合物，具有一定的富电子属性。当富电子的甲醚基团被缺电子的氰基取代后，柱芳烃的电子结构将发生改变，其主-客体性质也将随之而变。通过对甲氧基柱[5]芳烃甲醚基团的选择性氧化、还原、三氟甲磺酰化以及氰基转化，得到具有2、4、6、8、10个不同氰基数柱[5]芳烃(2CN-P5、4CN-P5、6CN-P5、8CN-P5、10CN-P5)。氰基具有强吸电子的特性，相对于柱[5]芳烃，氰基化后的柱[5]芳烃空腔具有缺电子属性。 2.利用氰基的水解，将氰基化柱[5]芳烃2CN-P5、4CN-P5、6CN-P5、8CN-P5、10CN-P5进一步水解为羧基化柱[5]芳烃(2COOH-P5、4COOH-P5、6COOH-P5、8COOH-P5、10COOH-P5)。这类带羧基的化合物在酸性条件下水溶性较差，但是在碱性条件下具有良好的水溶性。 3.利用羟基与吡啶的氢键作用，全羟基化柱[5]芳烃(P5)和4，4-联吡啶(bpy)在丙酮和硝基甲烷中共结晶形成针状的P5-bpy-SOF材料，产率约50％。单晶X射线衍射数据揭示了其独特的3D结构，热重分析(TGA)，1HNMR，粉末X射线衍射(PXRD)和气体吸收等研究证实了其结构的稳定性和孔隙度。气体吸收研究显示，P5-bpy-SOF对CO2的吸附显示出可逆的性质，在273和293K，800mmHg条件下，CO2容量分别为2.99wt％(0.68mmol·g-1)和1.28wt％(0.29mmol·g-1)。但在273K,800mmHg条件下，P5-bpy-SOF对N2的吸附非常弱（0.0889wt％，0.032mmol·g-1），对CO2/N2吸附绝对选择性为21.25。P5-bpy-SOF对CO2的高吸附能力可能源于全羟基化柱[5]芳烃的羟基和二氧化碳之间的强氢键相互作用。