多重響應(yīng)型超分子自組裝行為.pdf

1、本論文以研究多重響應(yīng)型超分子自組裝行為為主題，主要包括兩方面的內(nèi)容：
　　 一、基于超分子環(huán)糊精兩親分子的多重響應(yīng)型自組裝行為；
　　 二、功能化柱芳烴衍生物的合成及其自組裝行為的研究。
　　 其中，基于超分子環(huán)糊精兩親分子的多重響應(yīng)型自組裝行為的方向主要包含三部分研究內(nèi)容：
　　 (一)新型超分子環(huán)糊精兩親分子的設(shè)計、合成與制備。
　　 概念理論層面上，基于超分子主客體化學(xué)，本論文在查閱、總結(jié)大

2、量文獻(xiàn)以及積累大量實驗數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，對超分子環(huán)糊精兩親分子的概念進(jìn)行了較全面的闡述，提出了較為完整的“超分子環(huán)糊精兩親分子”的概念。
　　 本文將超分子環(huán)糊精兩親分子分為三大類：
　　 (1)第一類超分子環(huán)糊精兩親分子是指共價鍵修飾得到的兩親性環(huán)糊精主體化合物；
　　 (2)第二類是基于主客體相互作用，即由具有兩親性的小分子與環(huán)糊精主體構(gòu)建；
　　 (3)第三類則是由不具有兩親性的疏水性客體分子與環(huán)糊精主

3、體分子通過超分子作用力構(gòu)建兩親性包合物。
　　 由于超分子化學(xué)領(lǐng)域的泰斗Reinhoudt教授、Ravoo教授和Darcy教授等課題組已經(jīng)對第一類超分子環(huán)糊精兩親分子做了非常全面細(xì)致的研究，并提出了形成穩(wěn)定超分子自組裝體的“六碳規(guī)則”。因此，本論文的研究工作主要是開發(fā)第二類和第三類超分子環(huán)糊精兩親分子及其自組裝行為。
　　 科研思維層面上，該部分的研究突破了傳統(tǒng)的思維定勢，發(fā)現(xiàn)構(gòu)成自組裝體系的兩親分子自身也可以被“自組裝

4、”，并率先制備、研究和報道了具有兩親性質(zhì)的主客體包合物--第三類超分子環(huán)糊精兩親分子。
　　 實驗方法及理論研究上，一系列新型二茂鐵衍生物和環(huán)糊精衍生物被合成出來，用于制備第三類超分子環(huán)糊精兩親分子。同時，紫外吸收光譜、電化學(xué)循環(huán)伏安法、氫核磁共振光譜(一維、二維)、熒光光譜等儀器測試設(shè)備，以及基于循環(huán)伏安、紫外吸收光譜、一維氫核磁共振光譜的連續(xù)變化法(Job's plot)，Benesi-Hildbrand公式，郝愛友公式等研

5、究方法都被用來研究第三類超分子環(huán)糊精兩親分子的組成比例、穩(wěn)定常數(shù)以及空間構(gòu)象等性質(zhì)。
　　 (二)基于新型超分子環(huán)糊精兩親分子的超分子自組裝行為及多重響應(yīng)性質(zhì)。
　　 通過對第二類超分子環(huán)糊精兩親分子--甲基橙、溴酚藍(lán)等與環(huán)糊精衍生物的主客體包合物的研究，得到了系列具有熒光活性的囊泡體系。同時，本文通過調(diào)節(jié)體系的pH值，控制超分子自組裝體系的宏觀顏色、微觀聚集體形貌等，實現(xiàn)了超分子自組裝體系可逆的調(diào)控。由第二類超分子環(huán)糊

6、精兩親分子自組裝得到的聚集體體系具有開發(fā)為超分子智能材料的潛在價值。
　　 本文率先研發(fā)的、由不具有兩親性的客體分子--新型二茂鐵衍生物與主體環(huán)糊精衍生物基于超分子相互作用力形成的第三類超分子環(huán)糊精兩親分子目前已經(jīng)包括了tadpole型和bola型兩大體系。值得注意的是，通過有目的的改變所采用的主體分子的結(jié)構(gòu)以及溶液體系，可以實現(xiàn)tadpole型和bola型第三類超分子環(huán)糊精兩親分子間的類型轉(zhuǎn)化，并且通過二維氫核磁譜圖、紫外吸收

7、光譜、電化學(xué)循環(huán)伏安法等得到印證。第三類超分子環(huán)糊精兩親分子可以不受“六碳”規(guī)則的限制而形成超分子自組裝體系。這些超分子自組裝體系的形貌和大小可以通過透射電鏡、掃描電鏡、原子力顯微鏡、熒光共聚焦顯微鏡、動態(tài)光散射等進(jìn)行觀察和研究?；谝陨线@些儀器測試方法的研究，初步得到了基于超分子環(huán)糊精兩親分子的超分子自組裝行為的機理。
　　 此外，第三類超分子環(huán)糊精兩親分子形成的超分子聚集體具有對外界刺激響應(yīng)的特性。由于該類超分子兩親分子對多

8、種溶劑、電氧化、化學(xué)氧化、pH和金屬離子等具有多重響應(yīng)性，使得其聚集行為可以被有效的調(diào)控，所形成的超分子聚集體具有開發(fā)為智能材料等的潛在的應(yīng)用前景。
　　 (三)多重響應(yīng)型超分子自組裝行為在藥物輸運及多重控緩釋方面的應(yīng)用。利用基于超分子環(huán)糊精兩親分子的超分子自組裝行為所特有的響應(yīng)特性，開發(fā)出首個基于這類超分子自組裝體系的梯度響應(yīng)型藥物輸運系統(tǒng)。通過氫核磁譜圖、透射電鏡、紫外吸收光譜等測試方法的研究，發(fā)現(xiàn)由第三類超分子環(huán)糊精兩親分

9、子自組裝而成的囊泡體系具有載藥量大的性質(zhì)。另外，通過氫核磁譜圖、紫外吸收光譜、透射電鏡以及動態(tài)光散射的研究還發(fā)現(xiàn)，基于第三類超分子環(huán)糊精兩親分子的超分子自組裝體系還可以依次對pH和化學(xué)氧化劑具有響應(yīng)性質(zhì)，并且梯度釋放出所包載的藥物分子。
　　 二、功能化柱芳烴衍生物的合成及其自組裝行為的研究。
　　 (一)本文首次提出了動態(tài)智能點擊表面的概念，并采用偶氮苯修飾的柱芳烴衍生物成功的構(gòu)建出動態(tài)智能點擊表面。
　　 新

10、型偶氮苯修飾的柱芳烴衍生物被設(shè)計、合成并表征。其在混合溶液中的臨界自組裝濃度表明其可能存在的自組裝行為。通過負(fù)染色透射電鏡、低溫透射電鏡、掃描電鏡、環(huán)境掃描電鏡、原子力顯微鏡和動態(tài)光散射等方法研究了基于偶氮苯修飾的柱芳烴衍生物的超分子自組裝形態(tài)。此外，還通過一維、二維氫核磁光譜研究了其超分子自組裝行為的機理。與傳統(tǒng)的靜態(tài)點擊表面不同，動態(tài)智能點擊表面可以針對外界的刺激源而改變其已有的自組裝形態(tài)。
　　 (二)利用偶氮苯修飾的柱芳

11、烴衍生物構(gòu)建出第一個基于柱芳烴衍生物的、具有可逆性的超分子自組裝體系。
　　 改變可見和紫外光線的照射，使得這一動態(tài)智能表面具有可變的形貌，可以在囊泡和實心顆粒間轉(zhuǎn)化。通過紫外光譜、透射電鏡、動態(tài)光散射等對這些紫外及可見光的響應(yīng)行為作了研究。
　　 與以往的含有偶氮苯結(jié)構(gòu)化合物所組裝的聚集體系不同，該體系暴露在紫外光下后不會消失，同時可以在外界環(huán)境改變后，可逆的恢復(fù)到最初的聚集形態(tài)。因此，該體系對紫外光照射既是敏感的，又