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基于C-H/π相互作用的树状分子凝胶因子及其应用制造技术

技术编号:43209571 阅读:5 留言:0更新日期:2024-11-01 20:28
本发明专利技术涉及超分子化学领域,公开了一类基于C‑H/p相互作用的聚苄醚型树状分子凝胶因子,及其制备方法和其功能凝胶体系制备方法示范。该类树状分子凝胶因子如下所示。通过本发明专利技术提供的制备方法,能够高效、高产率和高纯度的制备一类成胶性能优异、反应官能团丰富的树状分子凝胶因子库,其最低成胶浓度CGC为4.8 mg/mL。本发明专利技术提供的聚苄醚型树状分子凝胶因子在构筑功能凝胶体系时具有成胶性能优异和后功能化容易的优势,例如通过引入久洛尼定酰腙功能基团制备了一例具有成胶诱导发光增强的发光凝胶体系。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及超分子化学,具体涉及一类基于c-h/π相互作用的聚苄醚型树状分子凝胶因子,以及由该凝胶因子进一步功能化获得的具有成胶诱导发光增强性能的功能超分子有机凝胶。


技术介绍

1、超分子凝胶主要是由组装基元间通过氢键、π-π堆积、电荷转移等弱的非共价键相互作用及配位作用自组装形成纤维状、带状、棒状或球状的纳米级一维结构,再经相互缠绕、交联形成三维的网络结构从而将溶剂包裹而形成的。超分子凝胶作为一类智能材料,因其外观形貌、组装结构以及理化性质具备动态可逆、环境响应和自修复等特殊功能,以及其在传感器、光电开关、分子器件、生物医学材料、组织工程、药物控制和释放等领域广泛的应用前景而引起了人们的高度重视。

2、树枝状大分子是一类通过支化基元逐步重复反应得到的具有高度支化结构的大分子,具有精确、单一分散的三维立体结构,分子体积、形状和功能可在分子水平精确设计和调控。树状分子凝胶作为一种特殊的超分子凝胶,兼具有机小分子凝胶和聚合物凝胶的双重优点,树状分子众多枝化单元提供的多重弱相互作用力有利于形成稳定的高力学强度凝胶体系,近年来逐渐引起了人们极大的研究兴趣和广泛关注。目前,已有一些利用酰胺基和长链烷基等典型成胶基元所提供的典型氢键和范德华力等非共价弱相互作用来构筑树状分子凝胶体系,但是相比于小分子凝胶,树状分子凝胶的报道目前还较少,因此发展和开发一类新型、成胶性能优异的树状分子凝胶因子具有非常重要的意义。

3、c-h/π相互作用,即缺电子的c-h质子与富电子芳环的π电子云体系之间发生的一种非极性相互作用,是超分子化学中一类非常重要的弱氢键相互作用力,在控制晶体堆叠、维持生物分子结构、参与分子识别过程和超分子自组装等方面起着非常重要的作用,近年来引起了研究者们极大的兴趣。基于此,发展和开发一类基于c-h/π相互作用的树状分子凝胶新体系具有十分重要的意义。


技术实现思路

1、本专利技术的目的在于提供一类成胶性能优异、合成简单高效和易后功能化的树状分子凝胶因子。本专利技术所述的凝胶因子可以在多种有机溶剂或混合溶剂中形成稳定的超分子有机凝胶,并且易后功能化修饰制备功能有机凝胶体系。

2、为了实现上述目的,第一方面,本专利技术提供了一类基于c-h/π相互作用的树状分子凝胶因子,该类凝胶因子具有式(1)所示的结构:

3、

4、其中,在式(1)中,

5、x各自独立的选自cnh2n+1、ocnh2n+1、异丙基、叔丁基。

6、优选地,在式(1)中,x各自独立的选自甲基、甲氧基和叔丁基这三类;

7、更优选地,在式(1)中,x选自甲基、甲氧基和叔丁基中的一种。

8、r独立的选自coocnh2n+1、cooh、conhnh2、conhch2ch2br、ch2oh、ch2br、ch2nh2或

9、优选地,在式(1)中,r独立的选自coome、cooh、conhnh2、ch2oh或

10、第二方面,本专利技术提供了一种制备式(1)所示结构的聚苄醚型树状分子凝胶因子的制备方法,其特征在于包括以下步骤:

11、步骤(1):

12、

13、步骤(2):

14、

15、步骤(3):

16、

17、步骤(4):

18、

19、步骤(5):

20、

21、在本专利技术的技术方案中,步骤(1)的反应是利用亲核取代反应将3,5-二甲基苄溴(或3,5-二甲氧基苄溴或3,5-二叔丁基苄溴)与3,4,5-三羟基苯甲酸甲酯进行醚化反应,所采用的反应试剂为碳酸钾;所述的溶剂为dmf。其中所述的3,4,5-三羟基苯甲酸甲酯、相应苄溴和碳酸钾的投料摩尔比为:1:3~3.5:4.5~5,优选投料比为1:3.1:4.5。

22、在本专利技术的技术方案中,步骤(2)的反应是在氢氧化钾、四氢呋喃和甲醇混合溶剂存在下进行水解反应,其中所述的树状分子甲酯、氢氧化钾的物质摩尔比为:1:5~10,优选为1:5。

23、在本专利技术的技术方案中,步骤(3)的反应是在氢化锂铝还原剂和四氢呋喃存在下进行还原反应,其中所述的树状分子甲酯、氢化铝锂的物质摩尔比为:1:1~1.5,优选为1:1.2。

24、在本专利技术的技术方案中,步骤(4)的反应是在水合肼存在下进行的酰肼化反应,所述的溶剂为四氢呋喃和乙醇混合溶剂。其中所述的树状分子甲酯、水合肼的物质摩尔比为:1:1~3,优选为1:2。

25、在本专利技术的技术方案中,步骤(5)的反应是在醋酸催化剂存在下进行的亚胺化反应,所述的溶剂为四氢呋喃和乙醇混合溶剂。其中所述的树状分子酰肼、9-醛基久洛尼定的物质摩尔比为:1:1~1.5,优选为1:1。

26、本专利技术提供的基于c-h/π相互作用的聚苄醚型树状分子凝胶因子的制备方法,反应条件温和,反应产率高,后处理简单方便,适合于大批量制备。此外,此类凝胶因子可以在多种有机溶剂或混合溶剂中形成稳定的超分子有机凝胶,成胶溶剂广,成胶浓度低。值得一提的是,该类凝胶因子含有多种易反应官能团,对方便快捷引入功能基团制备功能超分子软物质材料提供了便利。

27、第三方面,本专利技术提供了包含式(1)所示结构的聚苄醚型树状分子凝胶因子的有机凝胶材料。

28、第四方面,本专利技术提供了上述包含式(1)所示结构的聚苄醚型树状分子凝胶因子的有机凝胶材料的制备方法,将所述的聚苄醚树状分子凝胶因子在溶剂中加热至100℃溶解,冷却后静置,通过瓶子倒置法判断,得到凝胶。所述的单一有机成胶溶剂分别为乙腈、四氯化碳、乙二醇独甲醚、乙二醇独乙醚、苯甲醇、正己醇、正辛醇、硝基甲烷、丙酮、乙酸乙酯、正癸烷中的任意一种。所述的混合溶剂分别为四氢呋喃、苯甲醚、乙酸乙酯和甲醇的混合溶液,苯甲醚和正己烷的混合溶液,吡啶和水的混合溶液。所述树状分子凝胶因子的最低成胶浓度为4.8mg/ml。

29、本专利技术所提供的基于c-h/相互作用的聚苄醚型树状分子凝胶因子主要作为成胶(组装)基元用于制备功能超分子凝胶或超分子自组装体系,例如本专利技术示例具体实施方式中制备的的具有聚集诱导发光增强的功能凝胶体系。本专利技术所合成的化合物g-5a、g-5b和g-5c具有聚集诱导发光的特性,其中g-5a在聚集态下的发光效率较溶解态下提高了8.5倍,g-5b在聚集态下的发光效率较溶解态下提高了7.5倍,g-5c在聚集态下的发光效率较溶解态下提高了4.5倍。

30、为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合实施例对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术,并不用于限定本专利技术。为了更好的说明本专利技术,下面通过实施例做进一步的举例说明。

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【技术保护点】

1.一类基于C-H/p相互作用的聚苄醚型树状分子凝胶因子,其特征在于,所述聚苄醚型树状分子凝胶因子具有式(1)所示的结构:

2.根据权利要求1所述的基于C-H/p相互作用的聚苄醚型树状分子凝胶因子,其特征在于,X各自独立的选自甲基、甲氧基或叔丁基;R独立的选自COOMe、COOH、CONHNH2、CH2OH或。

3.根据权利要求2所述的基于C-H/p相互作用的聚苄醚型树状分子凝胶因子,其特征在于,X选自甲基、甲氧基或叔丁基中的一种。

4.一种有机凝胶材料,其特征在于,包含如权利要求1所述的基于C-H/p相互作用的聚苄醚型树状分子凝胶因子。

5.一种如权利要求4所述的有机凝胶材料的制备方法,其特征在于,将所述的聚苄醚型树状分子凝胶因子在溶剂中加热至100 oC溶解,冷却后静置,得到有机凝胶材料。

6.根据权利要求5所述的有机凝胶材料的制备方法,其特征在于,所述溶剂选自乙腈、二氯甲烷、四氯化碳、1,2-二氯乙烷、乙二醇独甲醚、乙二醇独乙醚、苯甲醇、正己醇、正辛醇、硝基甲烷、丙酮、乙酸乙酯、正癸烷中的任意一种。

7.根据权利要求5所述的有机凝胶材料的制备方法,其特征在于,所述溶剂选自四氢呋喃、苯甲醚、乙酸乙酯和甲醇的混合溶液,或苯甲醚和正己烷的混合溶液,或吡啶和水的混合溶液。

8.根据权利要求5所述的有机凝胶材料的制备方法,其特征在于,所述的聚苄醚型树状分子凝胶因的最低成胶浓度为4.8 mg/mL。

9.权利要求1所述的基于C-H/p相互作用的聚苄醚型树状分子凝胶因子的应用,其特征在于,所述聚苄醚型树状分子凝胶因子作为成胶组装基元用于制备功能超分子凝胶或超分子自组装体系。

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【技术特征摘要】

1.一类基于c-h/p相互作用的聚苄醚型树状分子凝胶因子,其特征在于,所述聚苄醚型树状分子凝胶因子具有式(1)所示的结构:

2.根据权利要求1所述的基于c-h/p相互作用的聚苄醚型树状分子凝胶因子,其特征在于,x各自独立的选自甲基、甲氧基或叔丁基;r独立的选自coome、cooh、conhnh2、ch2oh或。

3.根据权利要求2所述的基于c-h/p相互作用的聚苄醚型树状分子凝胶因子,其特征在于,x选自甲基、甲氧基或叔丁基中的一种。

4.一种有机凝胶材料,其特征在于,包含如权利要求1所述的基于c-h/p相互作用的聚苄醚型树状分子凝胶因子。

5.一种如权利要求4所述的有机凝胶材料的制备方法,其特征在于,将所述的聚苄醚型树状分子凝胶因子在溶剂中加热至100 oc溶解,冷却后静置,得到有机凝...

【专利技术属性】
技术研发人员:冯宇孔龙杰付丹青梁艳萍
申请(专利权)人:常州大学
类型:发明
国别省市:

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