偶氮苯类凝胶因子的合成和凝胶性能

发布时间：2020-10-11 13:13

　　 超分子凝胶作为一种自组装材料,通常是指由有机小分子凝胶因子与水或有机溶剂协同作用自发地组装成有序结构的软材料。有机小分子凝胶的自组装作用力通常为分子间的非共价键作用。凝胶因子通过氢键力、π-π相互作用、范德华力等构筑成三维网状结构并将大量溶剂分子固定其中,形成类固相的热可逆软性材料。超分子凝胶因子由于其结构可控,易于设计和修饰,逐渐被用于制备能够对外部刺激产生特定响应的智能响应材料。根据性能需求,将功能基团或反应基团修饰到凝胶因子中即可制备出环境响应型超分子凝胶。偶氮苯基团由于其独特的光致顺反异构的特性,常被引入到凝胶因子中用于制备光响应凝胶。由于凝胶体系受到溶剂、凝胶因子结构及其相互协同作用等多重方面的影响,使得制备光响应凝胶有一定难度。本论文在文献的基础上,通过调整凝胶因子的结构,设计制备了七种凝胶因子,对凝胶性能和凝胶的光响应行为等进行了探索。具体内容如下:1.以4,4’-二羧基偶氮苯,4,4’-二羟基偶氮苯为原料,制备了两种单偶氮苯凝胶因子Azo-1和Azo-2。以邻联甲苯胺为原料,制备了三种凝胶因子Azo-3、Azo-4和Azo-5。以4,4’-二氨基二苯醚和4,4’-二氨基二苯甲烷为原料设计了凝胶因子Azo-6和Azo-7。通过核磁和红外光谱对分子结构进行了确认。2.采用流变学方法对几种凝胶因子在不同溶剂中的凝胶性能进行测试。分析了溶剂种类、分子结构等方面对凝胶颜色、透明度、临界凝胶温度和临界凝胶浓度等性能的影响。3.利用光谱学方法对凝胶因子的光学性能和凝胶的光响应性能进行研究。在凝胶因子的稀溶液中,偶氮苯基团均具备光致异构特性,由于分子结构的不同,造成跃迁所需能量不同,使得光响应快慢有差异。在凝胶体系中,仅在凝胶因子Azo-1、Azo-6和Azo-7的特定溶剂体系中发生凝胶的光致相转变,并伴随着颜色的改变。在紫外光照射过程中,偶氮苯基团反式结构向顺式结构改变,随着分子构象的转变,分子间非共价键作用受到影响,最终使得凝胶相变为溶胶。对比溶液和凝胶的紫外吸收峰变化,凝胶体系偶氮苯反式跃迁吸收峰均发生蓝移,偶氮苯分子间发生了H-聚集。4.通过扫描电子显微镜对干凝胶的形貌和光响应前后体系的微观结构观察,发现干凝胶形貌为细小纤维构成,溶剂的极性对纤维直径有影响。光响应前后体系的形貌有很大差异,表明了光致凝胶相转变造成体系微观形貌的改变。综上研究,表明凝胶因子的结构是体系凝胶性能和光学性能的决定因素,溶剂种类对凝胶体系的微观结构和光响应性能有关键影响。通过总结分子结构特征,为制备更加可控的光响应凝胶提供了有价值的参考。
【学位单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：O648.17
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 超分子化学概述
        1.1.1 超分子化学的发展
        1.1.2 超分子化学的应用
    1.2 超分子凝胶概述
        1.2.1 超分子凝胶的发展
        1.2.2 超分子凝胶的应用
    1.3 超分子凝胶因子的分类
        1.3.1 酰胺类凝胶因子
        1.3.2 金属配合物凝胶因子
        1.3.3 糖类凝胶因子
        1.3.4 胆甾类凝胶因子
    1.4 偶氮苯类凝胶体系
        1.4.1 偶氮苯基团的性质
        1.4.2 偶氮苯基团在超分子凝胶体系的研究
    1.5 超分子凝胶的研究方法
        1.5.1 流变学研究方法
        1.5.2 Hansen溶度参数研究方法
        1.5.3 光谱学研究方法
        1.5.4 显微学方法
        1.5.5 其他研究方法
    1.6 课题的提出及研究内容
第2章 两种单偶氮苯凝胶因子的制备和光响应性能
    2.1 引言
    2.2 化学试剂及实验仪器
        2.2.1 实验仪器
        2.2.2 药品与试剂
    2.3 凝胶因子的合成
        2.3.1 凝胶因子的合成流程图
        2.3.2 化合物4的合成
        2.3.3 化合物5的合成
        2.3.4 目标产物Azo-1的合成
        2.3.5 目标产物Azo-2的合成
    2.4 测试和制样方法
        2.4.1 凝胶的制备
        2.4.2 凝胶相转变温度的测定
        2.4.3 临界凝胶浓度的测定
        2.4.4 电镜样品的制备
        2.4.5 紫外测试样品制备
    2.5 结果和讨论
        2.5.1 凝胶因子的结构表征
        2.5.2 凝胶性能
        2.5.3 凝胶的微观形貌
        2.5.4 溶剂Hansen参数与凝胶行为
        2.5.5 凝胶的紫外吸收光谱
        2.5.6 凝胶的光学性能
    2.6 本章小结
第3章 三种双偶氮苯凝胶因子的合成和凝胶性能
    3.1 引言
    3.2 实验仪器及化学试剂
        3.2.1 实验仪器
        3.2.2 药品与试剂
    3.3 凝胶因子的合成
        3.3.1 凝胶因子的合成流程图
        3.3.2 化合物1的合成
        3.3.3 化合物2的合成
        3.3.4 化合物3的合成
        3.3.5 目标产物Azo-3的合成
        3.3.6 目标产物Azo-4的合成
        3.3.7 目标产物Azo-5的合成
    3.4 测试和制样方法
    3.5 结果和讨论
        3.5.1 凝胶因子的结构表征
        3.5.2 凝胶性能
        3.5.3 凝胶的微观形貌
        3.5.4 凝胶的紫外吸收光谱
        3.5.5 凝胶因子的光学性能
    3.6 本章小结
第4章 两种双偶氮苯凝胶因子的制备和光响应性能
    4.1 引言
    4.2 实验仪器及化学试剂
        4.2.1 实验仪器
        4.2.2 药品与试剂
    4.3 凝胶因子的合成
        4.3.1 凝胶因子的合成流程图
        4.3.2 凝胶因子Azo-6的合成
        4.3.3 凝胶因子Azo-7的合成
    4.4 测试和制样方法
    4.5 结果和讨论
        4.5.1 凝胶性能
        4.5.2 凝胶的微观形貌
        4.5.3 溶剂Hansen参数与凝胶行为
        4.5.4 凝胶的紫外吸收光谱
        4.5.5 凝胶的光学性能
    4.6 本章小结
结论
参考文献
致谢
附录A 攻读学位期间发表的学术论文

【参考文献】

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1 黄燎;杨新国;赵秋丽;卓立;;5-(3,4,5-三-十二烷氧基苯乙烯基)-2,4,6-(1H,3H)-嘧啶三酮的合成[J];化学试剂;2008年02期

本文编号：2836635