基于双稳态准轮烷的智能纳米容器的制备及其可控释放性能的研究

摘要

柱芳烃由于结构上的高度对称性和足够刚性的特点，成为继冠醚和环糊精后的第三代超分子主体化合物，故柱芳烃及衍生物的合成、分子识别以及应用逐渐成为超分子化学研究领域的热点。由柱芳烃作为大环主体化合物构筑的超分子纳米阀门已经被研究者争相报道，本文设计并制备一种柱芳烃主客体复合物构筑的超分子纳米阀门功能化的智能纳米容器，该纳米阀门能够封住纳米容器内部封装的缓蚀剂分子，苯并三氮唑(BTA)。
　　具体研究工作如下:(1)合成主体大环超分子水溶性柱芳烃(WP5)和1,6-(1-溴化己基吡啶)-己二胺(APy-HDA)，这是APy-HDA作为具有两个结合位点的链状水溶性有机盐分子首例合成报道。随后，研究了在不同pH值下，WP5对APy-HDA的不同键合位点的分子识别行为，结果表明pH=7时，WP5通过静电作用和CH…π作用与APy-HDA结构中质子化了的HDA结构络合形成准轮烷，随着pH的增加HDA结构去质子化，静电作用消失，WP5逐渐向APy-HDA结构中APy结构移动，此时CH…π作用是主要键合力。(2)设计制备基于柱芳烃主客体复合物的超分子纳米阀门功能化的介孔二氧化硅纳米颗粒(MSNs)，通过透射电子显微镜(TEM)，固体核磁共振波谱(SSNMR)，傅里叶红外吸收光谱(FTIR)，热重分析(TGA)，X射线衍射分析仪(XRD)，N2吸附脱附等温线等对其改性后的纳米容器进行结构表征，结果证明该种智能纳米容器已被成功制备，同时通过紫外-可见光谱(UV)对纳米容器中负载分子的动力学数据的测量，评价该纳米容器的可控释放能力，其结果为，负载分子的释放量占最大吸附量的比值分别为中性时38％，酸性时70％，碱性时高达90％，说明本文制备的纳米容器具有良好的可控释放效果。

目录

声明

摘要

1．绪论

1．1 超分子化学

1．2 柱芳烃

1．2．1 杯芳烃的起源

1．2．2 柱芳烃的合成发展

1．2．3 柱芳烃的修饰

1．2．4 杯芳烃主客体络合物键合常数的测定方法

1．2．5 水溶性柱芳烃的分子识别与自组装

1．3 基于介孔二氧化硅纳米颗粒的超分子开关

1．3．1 氧化还原-刺激响应型超分子开关功能化的MNSs

1．3．2 pH-刺激响应型超分子开关功能化的MNSs

1．3．3 光-刺激响应型超分子开关功能化的MSNs

1．3．4 其他多重-刺激响应型超分子开关功能化的MSNs

1．4 本课题的研究内容和意义

2．主客体分子的合成实验

2．1 实验药品

2．2 实验仪器

2．3 主体-超分子水溶柱[5]芳烃的合成

2．3．1 实验原理

2．3．2 实验步骤

2．4 客体链分子合成实验

2．4．1 溴化N-(6-溴己基)吡啶的合成

2．4．2 1,6-(1-溴化己基吡啶)-己二胺(APy-HDA)的合成

2．5 MSNs的重要组件分子的合成

2．5．1 1,6-二甲苯磺酰氧基-己烷(G)的合成

2．5．2 1-(6-氨基己基)吡啶(J)的合成

3．主客体络合性能研究

3．1 主-客体络合

3．3．1 一维核磁氢谱实验

3．3．2 2D ROESY实验

3．3．3 等温量热滴定实验(ITC)

4．刺激响应性智能纳米容器的制备

4．1 实验试剂

4．2 制备原理

4．3 制备流程

4．3．1 介孔二氧化硅纳米颗粒(MSNs)的制备

4．2．2 介孔二氧化硅纳米颗粒(MSNs)表面有机功能化

4．4 表征手段

4．4．1 扫描电子显微镜

4．4．2 透射电子显微镜

4．4．3 红外光谱表征

4．4．4 热重分析表征

4．4．5 固体核磁表征

4．4．6 N2吸附脱附等温线及BET和BJH参数分析

4．4．7 X射线衍射分析

4．5 pH刺激响应实验

4．5．1 功能化MSNs自组装系统的工作机制

4．5．2 BTA的释放实验操作

4．5．3 实验结果与讨论

5．结论与展望

5．1 结论

5．2 展望

致谢

参考文献

附录

作者硕士期间发表论文及专利情况