有机溶剂中离子液体与环糊精超分子自组装研究

In this project, we will investigate the vesicle and supramolecular organogel between ionic liquid (IL) and cyclodextrin (CD) in organic solution, and the structural and mechanism evolution in mixed solvent. The research contents include: (1) investigation on the complexation between IL and CD in organic solvent at low concentration; (2) preparation and characterization of the vesicle and supramolecular organogel between IL and CD in organic solvent; (3) study of the structural evolution of the supramolecular self-assembly in mixed solvents. These researches will help understand the self-assembly mechanism of vesicle and supramolecular organogel formed by the CD-induced aggregation of IL, and the influence of solvent on the supramolecular self-assembly.

本项目拟研究有机溶剂中离子液体与环糊精相互作用而形成的囊泡和超分子有机凝胶，以及在有机溶剂/水混合体系中超分子自组装体的结构变化。具体工作包括：(1) 有机溶剂中离子液体与环糊精在低浓度下的简单包合作用研究；(2) 有机溶剂中离子液体与环糊精形成的囊泡和超分子有机凝胶等自组装结构的制备与表征；(3) 有机溶剂/水混合溶剂中超分子结构和自组装机理的演变规律。通过以上研究总结有机溶剂中离子液体受环糊精调控形成囊泡、超分子有机凝胶等自组装结构的规律，以及介质对自组装规律的影响。

我们从单极性头咪唑型离子液体出发，研究环糊精调控离子液体形成复杂超分子自组装体的规律，并进一步拓展到双极性头、三极性头离子液体。研究取得了如下的成果：1) 系统研究了DMF等有机溶剂中单极性头离子液体C12mimDSN和双极性头离子液体C12mim-C6-C12mim·2DSN与环糊精形成凝胶的机理。我们发现两种离子液体可以在有机溶剂中通过静电作用以及氢键自组装形成囊泡和凝胶；环糊精则可以对上述自组装进行调控，从而使凝胶稳定，但其并不与离子液体发生包合作用。2) 对C12mim-Cn-C12mimBr2@β-CD水溶液体系组装进行研究，发现其间隔烷基长度会影响C12mim-Cn-C12mimBr2与β-CD结合比例；包合物先形成囊泡结构，再进一步通过氢键网络形成水凝胶。3) 设计合成了新型的三极性头碱性离子液体IL-3，系统表征了其物化性质，并对其与环糊精的组装行为进行了深入研究，发现其受到pH、温度、无机金属盐等外界因素的影响，调控方法更为多样。通过本项目的研究，进一步阐明了离子液体与环糊精在不同溶剂中的组装规律，为基于环糊精的超分子凝胶的调控制备和应用打下很好的基础。此外，我们还完成了几项与本项目有一定关联的其它工作，如离子液体阴离子NTf2-与环糊精的自组装、疏水离子液体－硝酸－水三元体系的相行为研究等。