论文摘要
有机凝胶因子在分子间氢键、π-π堆积、亲疏水相互作用等非共价弱相互作用力驱动下,在溶剂中组装形成三维网状有序结构导致整个体系凝胶化形成超分子凝胶。脲基具有两个H原子给体和一个氧原子氢键受体,使得含有脲基的凝胶因子成为特别有效的氢键超分子组装单元。本论文在全面综述相关领域研究进展基础上,设计合成了引入光响应性偶氮苯液晶基元的系列双脲基化合物,初步考察了其成胶能力,并采用红外光谱（FTIR）、扫描电镜（SEM）以及偏振光学显微镜（POM）等考察了双脲化合物及凝胶的形貌结构、次价作用与聚集态结构以及成胶机制。主要研究内容及结果包括以下几方面：1) 从4-乙酰胺基苯酚出发,依次经Williamson醚化反应、重氮化反应、利用邻苯二甲酰亚胺将溴代烷转变为一级胺的Gabriel伯胺合成法等步骤合成了引入氨基的光响应性偶氮苯前驱体Cm-Azo-Cn-NH2,通过FTIR、NMR、元素分析等手段对产物进行表征。2)从带有氨基的偶氮苯前驱体出发,经与己二异氰酸酯（HDI）、二苯甲烷二异氰酸酯（MDI）以及异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI）脲基化偶联制得一系列不同间隔基的引入光响应性偶氮苯的双脲基化合物LCm-Azo-n（HDI）> LC8-Azo-10（MDI）,以及LC8-Azo-4（IPDI）。另外,经MDI与十八胺反应合成了含有烷基长链的双脲基凝胶因子G]8（MDT）。3)初步考察了LC8-Azo-4（HDI）、LC8-Azo-10（HDI）与LC1-Azo-1（HDI）的成胶性质,在少数溶剂如溴苯、氯苯和二甲基亚砜中加热可溶,但冷至室温则会析出结晶态固体沉淀,不能形成有机凝胶。FTIR分析表明,LCm-Azo-n（HDI）系列双脲化合物在本体固态存在很强的分子间氢键作用；而SEM形貌观测则表明LC8-Azo-4（HDI）、LC8-Azo-10（HDI）分别呈现带状纤维或者卷心菜状球形结构。LC8-Azo-10（MDI）单独不能使甲苯凝胶化,在凝胶因子G18（MDI）中加入20wt%以内的LC8-Azo-10（MDI）,得到的双组份LC8-Azo-10（MDI/Gl8（MDI）可以形成黄棕色的不透明甲苯凝胶,呈现良好的溶胶-凝胶热可逆转变。4）由于分子结构的高度对称性,偶氮苯基元π堆积作用、脲基氢键以及长烷基链间范德华力的共同作用,设计合成的系列引入光响应性偶氮苯基元的双脲基化合物在有机溶剂中溶解能力较差,有强的结晶倾向,不能形成稳定凝胶。今后的工作中,将进一步优化分子设计以及在复合凝胶体系的光响应及功能凝胶体系探索与应用方面继续深入研究。
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中文摘要英文摘要第一章 绪论1.1 有关超分子凝胶1.2 基于单脲基的功能超分子凝胶1.3 基于双脲基的功能超分子凝胶1.3.1 以脂肪族化合物为间隔基的双脲基凝胶因子1.3.2 以芳香族化合物为间隔基的双脲基凝胶因子1.4 基于多脲基的功能超分子凝胶1.5 本论文的研究目的和主要内容参考文献第二章 引入氨基的光响应性偶氮苯前驱体的合成与表征2.1 引言2.2 实验原料与表征方法2.2.1 实验原料2.2.2 表征方法2.3 合成部分m-Azo-OH）的合成'>2.3.1 以烷氧基为端基的偶氮苯酚液晶基元（Cm-Azo-OH）的合成m-Azo-Cn-Br）的合成'>2.3.2 引入溴代烷氧基的光响应性偶氮苯前驱体（Cm-Azo-Cn-Br）的合成m-Azo-Cn-NH2）的合成'>2.3.3 引入氨基的光响应性偶氮苯前驱体（Cm-Azo-Cn-NH2）的合成2.4 结果与讨论m-Azo-OH）的合成'>2.4.1 烷氧基偶氮苯酚液晶基元（Cm-Azo-OH）的合成m-Azo-Cn-NH2）的合成'>2.4.2 引入氨基的光响应性偶氮苯前驱体（Cm-Azo-Cn-NH2）的合成m-Azo-Cn-NH2合成路线的选择'>2.4.2.1 Cm-Azo-Cn-NH2合成路线的选择m-Azo-Cn-Br）的合成'>2.4.2.2 溴代烷氧基偶氮苯前驱体（Cm-Azo-Cn-Br）的合成m-Azo-Cn-NH2）的合成'>2.4.2.3 引入氨基的偶氮苯前驱体（Cm-Azo-Cn-NH2）的合成2.5 本章小结参考文献第三章 基于脲基氢键组装的光响应性偶氮苯功能超分子凝胶的制备3.1 引言3.2 实验原料与表征方法3.2.1 实验原料3.2.2 表征方法3.3 合成部分m-Azo-n（HDI）的合成'>3.3.1 HDI间隔带有偶氮苯液晶基元的双脲基化合物LCm-Azo-n（HDI）的合成m-Azo-n（MDI）及与十八胺缩合凝胶因子G18（MDI）的合成'>3.3.2 MDI间隔带有偶氮苯液晶基元的双脲基化合物LCm-Azo-n（MDI）及与十八胺缩合凝胶因子G18（MDI）的合成m-Azo-n（IPDI）的合成'>3.3.3 IPDI间隔带有偶氮苯液晶基元的双脲基化合物LCm-Azo-n（IPDI）的合成3.4 结果与讨论3.4.1 成胶性试验与分析m-Azo-n（HDI）的成胶性试验'>3.4.1.1 带有偶氮苯液晶基元的双脲基化合物LCm-Azo-n（HDI）的成胶性试验18（MDI）与双组份LC8-Azo-10（MDI）/G18（MDI）的成胶试验'>3.4.1.2 单组份G18（MDI）与双组份LC8-Azo-10（MDI）/G18（MDI）的成胶试验3.4.2 红外光谱（FTIR）分析m-Azo-n（HDI）的FTIR分析'>3.4.2.1 带有偶氮苯液晶基元的双脲基化合物LCm-Azo-n（HDI）的FTIR分析18（MDI）及双组份LC8-Azo-10（MDI）/G18（MDI）凝胶与其本体固态的FTIR比较'>3.4.2.2 单组份G18（MDI）及双组份LC8-Azo-10（MDI）/G18（MDI）凝胶与其本体固态的FTIR比较3.4.3 双脲基化合物本体及凝胶的形貌结构SEM分析m-Azo-n（HDI）的形貌结构'>3.4.3.1 HDI系列带有偶氮苯液晶基元的双脲基化合物LCm-Azo-n（HDI）的形貌结构18（MDI）与双组份LCm-Azo-n（MDI）/G18（MDI）所形成甲苯凝胶的形貌对比'>3.4.3.2 单组份G18（MDI）与双组份LCm-Azo-n（MDI）/G18（MDI）所形成甲苯凝胶的形貌对比18（MDI）与LC8-Azo-10（MDI）在偏光显微镜下的织构观察'>3.4.4 G18（MDI）与LC8-Azo-10（MDI）在偏光显微镜下的织构观察3.5 本章小结参考文献已发表和完成待发表的成果致谢
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基于脲基氢键组装的光响应性偶氮苯功能超分子凝胶的设计、合成与表征
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