由于环状分子特殊的结构及理化性质，在超分子化学及药物研发领域有着相当重要的应用意义，并已渗透至有机合成化学、高分子化学、生物化学、配位化学等学科，作为研究热点而备受关注。

常见的大环分子包括冠醚、穴醚、环糊精、卟啉、环肽等（见图）。

大环分子结构式

1967年C.J.佩德森首先成功合成冠醚（crown ether）。随后J.-M.莱恩合成了穴醚，提出超分子（supermolecule）的概念，奠定超分子化学（supramolecular chemistry）领域的重要基础，并认为：类似于酶与底物的相互识别作用，穴醚与底物之间同样存在特异性的识别作用，从而可实现选择性传递过程，而这对后续研究许多生物化学过程有着极为重要的指导意义。在同一时期内D.J.克拉姆提出并创立了主客体化学（host-guest chemistry），并以此为契机推动大环分子化学的蓬勃发展。凭借在这一领域的重要贡献，这三位科学家共同获得1987年诺贝尔化学奖。在后续研究中J.F.司徒塔特^[注]与J.-P.索维奇^[注]以大环分子为切入点，开展机械互锁结构（mechanically interlocked structure）与分子机器的研究，并获得2016年的诺贝尔化学奖。

大环分子在分子识别、超分子自组装、仿生机制研究领域均有广泛应用。而更为重要的是在医疗领域，大环分子时常针对病毒呈现特殊的抑制活性，例如用于治疗细菌感染性疾病的大环内酯类、环肽类及氮杂大环类抗菌药，通过阻断微管蛋白而致使肿瘤细胞凋亡的长春碱、紫杉醇等抗肿瘤药物，均属于大环分子的范畴。因此，大环分子化合物的成库是新药研发至关重要的立足点，亦是新型重疾靶点高通量筛选的数据库之一。

大环化合物是超分子化学的重要组成部分，具有机械连接结构的分子在分子马达方面有着潜在应用价值；亦是主客体化学研究的重要媒介，可识别蛋白表面的结合域，相较于“难成药”的小分子化合物而言是靶向蛋白相互作用的优势结构。因而随着DNA编码分子库技术的进步，高效构建大规模的大环分子库，针对疾病相关靶标进行高通量筛选，将成为新药研发的重要驱动力。