论文部分内容阅读
小分子有机凝胶剂（LMOGs）由于具有独特的超分子结构及在传感器、光电化学方面的潜在应用价值而受到了化学家及生物化学家的广泛关注。本论文合成了一系列功能化的小分子量有机凝胶剂,详细研究了其在各种有机溶剂中的胶凝行为、自组装形貌、分子在自组装体中的排列方式,并进一步提出凝胶形成的初步机理,获得了一些创新性的成果,主要结论如下:（1）合成了一系列不同单链烷基链取代的乙二胺衍生物,这类化合物对一些有机溶剂具有胶凝性能。相同浓度下,凝胶-溶胶转换温度(Tgel)随脂肪烷基链的增长而升高;不同浓度下,Tgel随浓度的增大而升高,并最终达到一个“饱和值”。SEM照片显示不同烷基链取代的乙二胺衍生物聚集成宽度约为2-5μm纤维状聚集体,并不断延伸并相互交叉、缠绕形成复杂的三维网络结构。FT-IR谱图表明凝胶与固体分子中的氢键具有相似性,且凝胶剂分子中的碳氢链是采取全反式构象排列的。通过对比实验还发现氢键作用是凝胶形成过程中不可缺少的因素。根据XRD研究,所有凝胶铸膜的XRD衍射曲线均出现三级以上等间距的衍射峰,表明铸膜中分子具有周期性的结构。凝胶铸膜的等同周期值均远远大于相应的分子伸展长度计算值,但小于相应的分子伸展长度计算值的两倍,表明在有机凝胶的聚集体中,分子采用重复的双分子层堆积方式。通过凝胶的等同周期（Dn）与脂肪尾链长度（n,碳原子个数）线性关系式可以计算出双分子层有序堆积中尾链与膜法线倾斜角度平均为25°。综合以上结论,我们给出了凝胶剂分子在有机凝胶中的排列方式和形成的初步机理,即有机凝胶中,分子自组装成纤维状的聚集体,纤维状聚集体有重复的头对头堆积的双分子层结构单元构成。在双分子层结构单元中,分子在层内与层间形成了网状的氢键,双分子结构单元中尾链的倾斜角平均为25°。（2）合成了一系列不同单链烷基链取代的丁二胺衍生物、己二胺衍生物、辛二胺衍生物,这三类化合物对一些有机溶剂具有胶凝性能。相同浓度下,凝胶-溶胶转换温度(Tgel)随脂肪烷基链的增长而升高,达到一个极值后下降;不同浓度下,Tgel随浓度的增大而升高,并最终达到一个“饱和值”。SEM、FT-IR、XRD的研究结果与不同单链烷基链取代的乙二胺衍生物的SEM、FT-IR、XRD的研究结果类似。XRD的研究中,丁二胺衍生物、已二胺衍生物、辛二胺衍生物双分子结构单元中尾链的倾斜角分别平均为48°,48°,41°。（3）根据以上不同单链烷基链取代的乙二胺衍生物、丁二胺衍生物、己二胺衍生物、辛二胺衍生物四个系列的两亲分子及胶凝性能的关系讨论可以得知:两亲分子的胶凝性能强烈依赖于双头胺基团;亲水性与亲脂性的平衡是影响胶凝性能的重要因素;有序的双分子层聚集体的形成在凝胶的形成中扮演了重要的角色。