新型光控智能有机小分子凝胶的合成及性能研究

This project aims to construct a series of novel smart low molecular-mass organic gelators (LMOGs), in which photochromic units are incorporated into LMOGs. The gels will be broken or reformed during gel-sol transition induced by photoregulation, accompanying remarkable changes of the color. As a result, The obtained gels may be hopeful widely used as new carriers for controlled drug release in medical and pharmaceutical applications. The diarylethene system may be used for the modulation of calcium ions-responsive gels due to the photochemically controlled uptake and release of calcium ions, so novel smart LMOGs based on diarylethene system will be constructed. With this concept in mind, spiropyran compound based on a visible-light activatable photoacid will be incorporated into PH-responsive gels. The Ag-coordinated gels will be broken because of the photochemically controlled release of protons upon visible-light irradiation. So gel-sol transition based spiropyran will be developed. In order to develop mutil-responsive LMOGs, the novel LMOGs which responsive to redox reactions and light irradiations will be constructed, can provide fundamental basis for the development of novel electronic/optic- responsive gels.

本研究创新构建了新型智能小分子有机凝胶，将光致变色体系引入到凝胶因子中，在光照下实现凝胶-溶液的调控，并能带来吸收等显著变化，从而使获得的有机小分子凝胶有望作为药物控释载体而在生物医学中得到进一步的应用。在二噻吩乙烯凝胶体系中，通过光控来实现对钙离子的结合与释放，调控对钙离子敏感的凝胶因子，创新地构建了以二噻吩乙烯为光调控单元的智能小分子有机凝胶；基于二噻吩乙烯单元间接调控原理，将具有光酸活性的螺吡喃衍生物引入到对PH敏感的凝胶因子中，对开环态的螺吡喃光照实现质子的释放，从而破坏以银离子配位的凝胶因子，发展新型螺吡喃类化合物调控凝胶-溶液的转换；为了发展多重响应型有机小分子凝胶，创新地构建了氧化还原调控及光控的小分子凝胶，为光电双调控型小分子凝胶打下基础。

有机小分子凝胶特别是寻求具有刺激响应的智能软物质材料是目前相关研究领域的研究重点和热点，本研究创新设计并构建新型智能小分子有机凝胶，将光致变色单元引入到凝胶体系中，构筑具有光刺激响应的软物质凝胶，在光照下实现凝胶-溶液的调控，并能带来体系荧光、吸收等可肉眼识别信号的显著变化，这一体系在光控药物释放领域有着潜在的应用前景。设计并合成了一系列新型含有光致变色单元的光开关分子体系，通过在二噻吩乙烯基的烯桥上引入不同咪唑基团来实现对化合物的荧光进行调控，显著提高了其光、热稳定性等应用性能，以及在二噻吩乙烯基的侧链上引入香豆素基团来合成了新型具有AIE效应的光致变色化合物，为荧光光致变色化合物在细胞成像及生物标记领域以及在光学存储器和非线性光学领域的应用提供了一种可能。另外，研究了一系列光、电刺激响应的二噻吩乙烯体系以及多模式驱动的轮烷型分子机器体系，将多个具有光电活性的功能分子单元，例如TTF,二茂铁等功能基团集成到同一分子体系中，在外界刺激组合下多模式调控分子体系内各功能基团之间的电子、能量转移等相互作用，并能带来体系吸收等可肉眼识别信号的显著变化，为以后在光电领域构建可调控的多稳态分子开关提供潜能。在该基金项目支持下，以通讯作者等已发表SCI论文6篇，其中两篇(Dyes Pigments)也是EI论文，同时还有两篇论文在整理中，培养博士研究生2名、硕士研究生3名。