一类新型聚芳醚树状分子有机凝胶因子的设计合成及凝胶性质研究

有机凝胶因其在化学和生物材料领域的巨大应用前景成为高分子化学、有机化学、材料化学领域的研究热点。与小分子凝胶和传统高分子凝胶不同，树状分子凝胶因子具有三维、有序的独特分子结构，不但其空间位阻效应可以调控凝胶的形成和性质，而且树状分子间多重的作用机制有利于形成高强度的超分子凝胶体系；其多位点可调的分子结构，也为研究凝胶分子结构-凝胶性能关系提供了理想的平台。本项目拟设计、合成系列具有不同骨架结构、不同核心或外围功能基修饰的聚芳醚树状分子，研究其对不同有机溶剂分子的胶凝情况，并通过现代仪器分析手段对其凝胶的性质、分子组装模式及凝胶形成机制进行系统的研究和探讨。通过树状分子结构的优化，发展一类结构新颖、成胶溶剂广泛、高效的树状分子有机凝胶因子，并将其应用于手性树状分子凝胶因子的设计合成及凝胶中单一手性树状分子或手性分子诱导的非手性树状分子的手性组装体的构建。

作为一类具有独特微观组装结构的软物质材料，有机凝胶成为高分子化学、有机化学和材料化学领域的研究热点。不同于小分子凝胶和传统高分子凝胶，树状分子凝胶因子具有重复单元的三维、有序的独特分子结构，不但其空间位阻效应可以调控凝胶的形成和性质，而且树状分子间的多重作用方式有利于形成高强度的超分子凝胶体系；其多位点可调的分子结构，也为树状分子结构-凝胶性能关系研究提供了理想的平台。. 在已报道的树状分子有机凝胶中，树状分子的设计一般是在树状分子结构中引入传统的凝胶基元（酰胺键或长烷基链等），树状分子的凝胶态组装是由树状分子核心或骨架官能团间的典型氢键作用主导的。出于偶然发现，我们发展了一类新型的不含有传统凝胶基元的外围功能化的聚苄醚树状分子有机凝胶，其凝胶态组装过程是由树状分子外围官能团间的多重非共价作用协同主导的，外围取代苯环间的多重强π-π堆积、外围功能团参与的非典型弱氢键作用以及多种CH…π相互作用等共同决定了凝胶的形成。. 通过设计合成系列外围取代基、核心官能团、骨架结构和代数不同的聚苄醚树状分子，我们首先开展了树状分子结构-凝胶性能关系的系统研究，在筛选最优凝胶因子的同时，深入探讨凝胶形成的主要驱动力，并衡量影响凝胶性质的不同结构参数，为新型聚芳醚树状分子凝胶因子的理性分子设计提供理论基础；随后，选取最优的树状分子凝胶因子的化学结构，通过改变其外围官能团，引入腈基和卤原子等，同样实现了树状分子有机凝胶的构筑，拓展了树状分子凝胶因子的种类，同时证明了这类外围功能化聚苄醚树状分子凝胶的高效性与结构普适性；进一步，我们通过在最优树状分子凝胶因子骨架上引入光响应偶氮苯官能团，或在树状分子核心引入吡啶配位基，实现了多响应功能树状分子有机凝胶和金属凝胶的制备，拓展了这类聚苄醚树状分子凝胶的应用领域；最后，开展了聚苄醚树状分子手性有机凝胶的相关研究，实现了树状分子有机凝胶中组装体高级手性的诱导与控制，为手性纳米材料的制备提供了新的物质基础。