【摘要】：近年來,小分子化合物構(gòu)筑的有機(jī)凝膠受到了廣泛的關(guān)注。小分子凝膠是通過非共價鍵相互作用聚集纏繞形成三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的自組裝體系。凝膠劑因子的結(jié)構(gòu)對凝膠的性能以及刺激響應(yīng)性能有極大的影響,因而一些具有刺激響應(yīng)性能的基團(tuán)極大地提高了凝膠的功能性,使凝膠對外界的光、電、酸堿、溫度、聲等刺激具有響應(yīng)性能,使其成為一種新型智能材料,在傳感器、藥物緩釋等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景�；诖�,我們選取了硒醚、伯胺、二苯乙烯、二茂鐵、偶氮苯等刺激響應(yīng)型基團(tuán),將其引入凝膠劑因子的結(jié)構(gòu)中,通過簡單合成或者直接購買常規(guī)試劑進(jìn)行復(fù)配,構(gòu)筑了一系列刺激響應(yīng)型有機(jī)小分子凝膠。通過掃描電子顯微鏡(SEM)、偏光顯微鏡(POM)、熱分析系統(tǒng)、核磁共振(~1H NMR)等一系列手段對構(gòu)筑的凝膠體系的基本性能以及刺激響應(yīng)性能進(jìn)行了探索,主要研究結(jié)果如下:1新型含硒氧化還原型凝膠劑的合成及應(yīng)用:合成了一種新型的氧化還原刺激響應(yīng)型凝膠劑因子Chol-Se,通過核磁和質(zhì)譜,證明該物質(zhì)即為目標(biāo)產(chǎn)物,且純度達(dá)到實驗要求。Chol-Se可以在多種溶劑中形成凝膠。通過SEM和POM對不同溶劑中形成的凝膠的微觀形貌進(jìn)行了研究對比,計算了凝膠的熱力學(xué)參數(shù),發(fā)現(xiàn)其成膠過程為焓驅(qū)動的自發(fā)過程。結(jié)合Chol-Se/乙酸乙酯凝膠的XRD測試結(jié)果與Gaussian 09計算得到的空間構(gòu)型,推測了Chol-Se在乙酸乙酯中的堆積模型。我們通過~1H NMR和MS對Chol-Se的氧化前后的結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征,測試了Chol-Se形成的凝膠的開關(guān)性能,并對凝膠開關(guān)前后形貌進(jìn)行了觀察。2基于十八胺和二苯乙烯二羧酸的光響應(yīng)型雙組份有機(jī)凝膠體系:選擇常規(guī)試劑十八胺(NC_(18))和二苯乙烯二羧酸(St)構(gòu)筑了光響應(yīng)型雙組份有機(jī)凝膠。凝膠劑因子NC_(18)-St可以在多種溶劑中形成有機(jī)凝膠。我們通過SEM、POM、DSC、XRD對凝膠的基本性質(zhì)進(jìn)行了表征。結(jié)合NC_(18)-St/甲苯凝膠的XRD測試結(jié)果,對比St、NC_(18)和NC_(18)-St的核磁共振氫譜與NC_(18)、St分子空間構(gòu)型,我們推測NC_(18)與St的親水頭基形成離子對在凝膠體系中呈層狀堆積形成自組裝聚集體。我們對NC_(18)-St形成的凝膠進(jìn)行光開關(guān)性能測試,發(fā)現(xiàn)NC_(18)-St在甲醇、乙醇和甲苯中形成的凝膠在汞燈照射后稀化,并且在對其照射藍(lán)光后無法回到凝膠狀態(tài),光開關(guān)前后凝膠的微觀形貌通過POM和SEM進(jìn)行觀察。3基于十八胺和二茂鐵甲醇的CO_2-redox雙重刺激響應(yīng)型有機(jī)小分子凝膠體系:為了構(gòu)筑CO_2-redox雙重刺激響應(yīng)型有機(jī)凝膠體系,我們選擇含有二茂鐵基團(tuán)的二茂鐵甲醇(FcOH)與十八胺(NC_(18))進(jìn)行復(fù)配。NC_(18)-FcOH-CO_2在環(huán)己烷中形成了由片狀聚集體堆積而成的長纖維。我們通過凝膠的XRD測試,對比NC_(18)-FcOH-CO_2和FcOH的核磁共振氫譜,結(jié)合NC_(18)和FcOH的分子空間構(gòu)型,得到了NC_(18)-FcOH-CO_2在環(huán)己烷中的自組裝模型。NC_(18)-FcOH-CO_2/環(huán)己烷凝膠體系為CO_2/heating-redox雙重刺激響應(yīng)體系,其CO_2/heating開關(guān)過程可以重復(fù)5次以上;NC_(18)-FcOH-CO_2/環(huán)己烷凝膠可以被硝酸鈰銨氧化后稀化,在加入還原劑后,凝膠無法重新形成,其開關(guān)前后的形貌通過POM、SEM進(jìn)行觀察。4基于十八胺和偶氮苯衍生物的CO_2-光雙重刺激響應(yīng)型有機(jī)小分子凝膠體系:引入具有偶氮苯基團(tuán)的兩種小分子化合物——AzoOH和AzoC2OH,分別與十八胺復(fù)配構(gòu)筑了兩種刺激響應(yīng)型有機(jī)小分子凝膠體系:NC_(18)-AzoOH-CO_2和NC_(18)-AzoC2OH-CO_2。其中NC_(18)-AzoOH-CO_2/甲醇體系與常規(guī)偶氮苯衍生物體系不同,該體系僅能夠CO_2/heating開關(guān),光照不能使凝膠體系稀化;而NC_(18)-AzoC2OH-CO_2/甲醇凝膠不僅能夠CO_2/heating開關(guān),也能夠?qū)崿F(xiàn)UV/藍(lán)光開關(guān)。結(jié)合SEM、POM、XRD、~1H NMR推測了兩種偶氮苯衍生物凝膠體系的堆積模型和單重/多重開關(guān)的機(jī)制。
【學(xué)位授予單位】：江南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：O648.17
【圖文】：

圖 1-1 有機(jī)凝膠的自組裝過程示意圖Figure 1-1 The schematic of the organogel self-assembly process形成過程是凝膠劑因子在溶劑中結(jié)晶-溶解的競爭過程[2]：當(dāng)這種呈凝膠狀態(tài)；當(dāng)結(jié)晶占主導(dǎo)時，體系呈現(xiàn)固液分離狀態(tài)；當(dāng)溶狀態(tài)。經(jīng)過長期以來的研究，人們總結(jié)了大量已知的凝膠劑因子

化合物1的分子結(jié)構(gòu)式Figure1-2Themolecularstructuralformulaofcompound1

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本文編號：2715911