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1、分子机器的机械运动广泛存在于诸如细胞内物质运输，肌肉伸缩等诸多生命过程中。作为分子机器的最早模型之一的轮烷及准轮烷，具有独特的结构和迷人的刺激-响应性性能，自发现以来一直是超分子化学研究的重要方向。对于聚轮烷，通过研究发现主要存在缔合和解离以及环型部分在没有阻基的线性单元上的自由穿梭运动。机械键的连接使得该类分子在保持整体结构稳定性的同时，又赋予了其动态性，因而常被用于构筑功能性分子材料。而且，轮烷更易于功能化，在新材料的创制过程中可以灵活衍生，与此同时，轮烷的轴向滑动范围更大，也更加易于调控其运动行为。因此，机械互锁结构的轮烷、聚轮烷及其衍生物是用于构建新型功能高分子材料体系的重要组成部分。
2、迄今为止，轮烷型功能高分子材料体系吸引了广泛关注，日本东京大学的ito教授课题组利用易溶于水的α-环糊精与聚乙二醇络合行成聚轮烷，然后将两个环糊精通过三聚氯氰连接作为滑动交联点，首次成功制备了低粘度、超强吸水性能的滑环型水凝胶。水凝胶因其独特的环保、无污染、无二次污染、易回收、不需要复杂的设备操作等优点而成为新型高分子材料的关注焦点。最近，ito教授团队利用轮烷拓扑结构，提出了一种应变诱导结晶的水凝胶无损伤增强策略，相较于共价键交联的聚乙二醇水凝胶，该滑环材料在大拉伸条件下，聚合物网络内的聚乙二醇链相互暴露并高度取向，随着拉伸，结晶逐渐形成，并在收缩下结晶熔化，从而获得更加优异的韧性以及恢复能力。然而，目前滑环型聚合物的构建是基于亲疏水作用形成互穿结构，这一核心构筑过程必须在水相进行，极大地限制了不溶于水的传统聚合物用于构建轮烷材料。所以，滑环聚合物领域的研究目前主要集中在环糊精和聚乙二醇体系。因此，开发并引入全新的作用力去构筑轮烷互穿结构，突破现有轮烷体系必须水相构筑的限制，丰富聚轮烷材料体系，是当前轮烷型聚合物领域研究亟待解决的问题。
3、柱芳烃作为大环芳烃的经典结构，自从2008年被日本京都大学ogoshi教授首次报道，不仅合成方法简单，而且独特的空腔结构以及易于功能化的特点，赋予了其丰富的主客体化学特性，从而为超分子化学，特别是主客体化学领域注入了全新的血液。浙江大学黄飞鹤教授课题组首次报道了柱[5]芳烃/烷基链的主客体作用，并以此设计和构筑了一系列全新的超分子聚合物。华东理工大学的李永生和林绍良课题组利用柱[5]芳烃与含烷基链的线性聚合物(聚乙烯、聚己内酯等)的主客体作用，在有机相中成功制备了柱[5]芳烃为轮的各类新型准聚轮烷。但是，单纯的柱芳烃聚轮烷结构因没有活性位点，难以修饰在高分子聚合物中，因而不能发挥轮烷结构的优势。因此，含有活性位点的聚轮烷衍生物的制备对于功能高分子的构建非常重要。经过调研发现，经过双键修饰且单取代的柱芳烃聚轮烷衍生物尚未见报道。