酰胺基为氢键源的四硫富瓦烯有机凝胶因子的合成及凝胶性能研究

发布时间：2020-07-03 08:56

【摘要】：低分子量有机凝胶是指分子量相对较低的有机凝胶因子在溶剂中,通过分子间多重弱相互作用组装形成纳米或微米纤维结构包裹溶剂的软物质。目前,设计简单、新颖的低分子量的有机凝胶因子,发现新的纳米或微米的组装结构及通过探究分子的结构与性能之间的关系,加深对软物质自组装形成胶体材料的理解,是超分子凝胶研究的热点。由于四硫富瓦烯(TTF)及其衍生物具有良好的给电子性质及分子构型为平面结构等特点,能够诱发分子间的π-π堆积以及S…S等相互作用,从而有助于自组装体的形成。本文主要设计合成了两个系列含有四硫富瓦烯结构单元的小分子量凝胶因子,并且详细的研究了它们在各种有机溶液中的凝胶化行为、干凝胶自组装形貌与结构。从而找出分子结构或形状与自组装聚集体结构之间的内在规律。主要研究内容有:1.合成了一系列具有哒嗪并四硫富瓦烯冠醚结构的T型有机凝胶因子。T型分子可以增强分子间的π-π堆积作用;冠醚可以与有机铵盐通过主客体的识别作用形成具有多重刺激响应的超分子凝胶体系。同时还研究了T型分子末端烷基链长度的差异对自组装结构的影响。研究结果表明目标化合物形成凝胶的能力很大程度上取决于分子末端酰胺基团上的烷基链的长短,烷基链越长,形成凝胶的能力越强;可以与缺电子的F_4TCNQ在溶剂中形成电荷转移复合物凝胶;FE-SEM观察到化合物形成凝胶的形貌包括纤维聚状、棒状以及螺旋结构。2.合成了一系列具有四硫富瓦烯氰基联苯单元结构的化合物。此类化合物是典型的具有D-σ-A分子结构的化合物。四硫富瓦烯是典型的电子供体,而氰基联苯单元是典型的受体单元,通过不同长度的间隔基将这两部分组合在一起形成D-σ-A分子结构的化合物,通过改变间隔基的长短来研究化合物在自组装过程中形成凝胶的差异。研究结果表明目标化合物形成凝胶的能力很大程度上取决于D-σ-A分子中间隔基的长短,间隔基越短,越容易形成凝胶;可以与缺电子的F_4TCNQ在溶剂中形成电荷转移复合物凝胶;FE-SEM观察到化合物形成凝胶的形貌包括球状和管状等。上述两类凝胶因子的FT-IR研究表明分子间氢键相互作用是形成凝胶的主要驱动力;小角X射线衍射研究表明形成的凝胶是以层状结构排列的;对外界还表现出了多重刺激响应行为,比如温度、化学氧化还原反应、三氟乙酸-三乙胺的刺激。
【学位授予单位】：长春工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TQ427.26
【图文】：

5 小分子凝胶对外界的刺激响应非共价键之间的相互作用使其保持紧密缠绕的网络结构，而超分子凝胶的动可逆的性质使其对外界刺激具有一定的响应，例如温度，pH，阴离子以及化学还原反应等[37-40]。这些凝胶表现出的不同刺激响应使其在软材料中具有非常重用[41-44]。6 基于四硫富瓦烯单元的小分子凝胶的研究近年来，四硫富瓦烯（TTF）已被引入低分子量的凝胶因子中，主要是因为活性单元领域中起着关键的作用。Tomoyuki Akutagawa 课题组[45]在 2005 年，合成了由双-TTF 环化的大环衍生的新型有机凝胶剂。除了 π-π 相互作用的有机凝胶化外，末端亚乙二硫基团通过之间的相互作用增加了分子间的相互作用。在干凝胶中证实了三维缠绕的纤。有机凝胶剂在 Langmuir-Blodgett 薄膜中产生纳米点阵列结构。纳米点的尺控的，主要是取决于基板的旋转速度。

LMWG的化学结构和多重刺激响应的有机凝胶因子的示意图

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本文编号：2739455