基于苯基噻吩炔(三唑)不对称核的两亲性块状分子的设计合成及其自组装结构研究

Nanoscience develops rapidly with the discovery of more and more nanostructures. Self-assembled nanostructures can not only simulate life system, but also can be used as supramolecular capsules, vesicles, porous proteins simulation, ion tunnel, molecular transmitter and organic electronic materials, it has become one of the frontiers of nanoscience. Liquid crystal is a typical example of molecular self-assembly system, the dynamic reversible controllability of such self-assembly materials can not be replaced by other self-assembly systems. This project intends to design and synthesis of phenyl-thiophene-acetylene (-triazole) unit contained asymmetric rod-like molecules, capped with alkyl benzyl ether lipophiplic dendron and oligoethyleneoxy chains or benzyl ether hydrophilic dendron on each end of rod core. By changing the molecular structure factors such as rigid core, hydrophilic and lipophilic parts, the molecular self-assembled ability and self-assembly process will be controlled, both the normal and reversed phases will be expected to be obtained. And some special intermediate phases will be obtained too which will be taken as a key research subject. Our study should be contribute to rich the self assembly theory and supply novel models for nanoscience, material science and life science.

纳米科学因新型纳米结构的不断发现而获得迅猛发展，自组装形成的纳米结构不仅可以模拟生命体系，而且可用于超分子胶囊、囊泡、多孔蛋白质模拟、离子隧道、分子发射器、有机电子材料等方面的研究，已成为纳米科学发展的前沿。液晶是分子自组装材料的典型范例，其自组装结构的动态可逆可控性是其他自组装体系无法替代的。本项目拟设计合成含苯基噻吩炔（三唑）单元的较长不对称芳香核的棒状分子，两端分别冠以亲酯性烷基卞醚树枝元端基及亲水性寡聚乙氧基链或聚乙二醇卞醚树枝元端基。通过改变刚硬核、亲水部分、亲油部分等结构因素，调控这类分子的自组装结构，从而获得周期有序的正反液晶相系列，着重研究一些特殊的中间相态结构,获取新的复杂自组装液晶超分子纳米材料，本研究发现的自组装规律势必丰富自组装理论，为纳米材料的发展提供新的模型，为材料科学、生命科学的研究奠定基础。

本项目成功设计合成了多个系列的含苯基噻吩炔（三唑）单元的较长不对称芳香核，两端分别冠以亲酯性烷基卞醚树枝元端基及亲水性寡聚乙氧基链或聚乙二醇卞醚树枝元端基的三嵌段两亲性分子。通过改变刚硬核、亲水部分、亲油部分等结构因素，成功调控了这类分子的自组装结构，获得了多种液晶相结构及中间相态结构， 并考察了这类化合物的在溶液中的组装结构：包括凝胶性质， 胶束性质；并研究这类化合物在药物包封和释放方面的用途和作为光电材料的潜在应用价值。本项目研究发现的自组装规律丰富了自组装理论，为纳米材料的发展提供新的模型，为材料科学、生命科学的研究奠定了基础。.在以噻吩炔为刚硬核的系列中，发现含有两条较短烷基链的这类化合物能形成低温c2mm和高温p2gg类型的四方柱相；含有三条烷基链和两个噻吩环的这类化合物能够形成立方相和六方柱相。除此之外还发现了多孔的三维层状六方相。烷基链体积分数的增大和刚性核上面噻吩环的增多均有利于立方相和六方柱相的形成。发现这类化合物在选择性的溶剂中能够形成凝胶，并用透射电子显微镜（TEM）观察了凝胶的形态。.在合成的噻吩三唑为刚性核的三嵌段两亲分子系列中，发现这类化合物在无溶剂的情况下，能够组装形成层状Lam和柱相Colhex/p6mm的液晶相结构，讨论了液晶相的类型与这类化合物中疏水性烷基链和亲水性PEO柔性链的体积分数间的关系。对这类化合物在溶液中的自组装行为也进行了研究，发现烷基链体积分数较大的化合物能够形成凝胶。另外发现一些化合物在水溶液中能够形成胶束，并系统研究了临界胶束浓度与PEO链的体积分数间的关系。.项目还对具有较低临界胶束浓度噻吩三唑刚性核的三嵌段两亲化合物的药物包封和释放情况进行了系统研究，发现噻吩三唑类化合物具有包封和释放药物的用途。最后还测试了噻吩炔和噻吩三唑三嵌段两亲化合物的紫外吸收光谱、荧光发射光谱、循环伏安，讨论了这类化合物作为光电材料的潜在价值。.本项目发表论文37 篇，SCI 12篇， 申请专利3项, 参加国内外学术会议3次以上， 培养研究生12名，毕业11名； 培养博士生6名， 毕业3名。