杯芳烃诱导的异喹啉基离子液体表面活性剂的复合缔合行为

摘要

杯芳烃作为第三代超分子主体化合物，具有独特的空腔结构、易于进行化学修饰、生物兼容性好的特点，是构建具有特殊结构和功能的理想分子平台。通过特定修饰得到的两亲性杯芳烃衍生物，不仅具有较好的水溶性，而且聚集稳定性得到显著增强。以非共价键为驱动力，两亲性杯芳烃衍生物在实现对金属离子、阴离子、中性分子和生物活性分子的选择性识别的同时，能够发生自身或与客体分子自组装形成各种具有特殊功能的聚集体。异喹啉离子液体由亲水阳离子异喹啉头基和疏水烷基尾链组成，特殊的化学结构，使其与杯芳烃存在多种可能的识别方式，不同条件下存在不同的聚集行为。基于以上背景，本文设计合成了上缘羧酸基修饰，下缘烷基链修饰的杯[4]芳烃衍生物，研究其表面活性和聚集行为，以此为基础进一步探究不同影响因素下杯[4]芳烃衍生物与异喹啉离子液体的识别作用，聚集行为。本文主要包括以下几个方面:
　　1.合成了上缘亲水羧酸基团修饰，下缘疏水烷基链修饰的两亲性杯[4]芳烃，通过核磁共振氢谱、傅里叶变换红外光谱、元素分析等手段确定了物质的结构及纯度。借助研究传统表面活性剂的方法研究了两亲性杯[4]芳烃在气液界面上的结构特性和水溶液中的聚集行为。结果表明:相同pH时，随着下缘疏水烷基链长的增加，两亲性杯[4]芳烃的临界胶束浓度逐渐降低，同时γcmc值也逐渐降低。疏水尾链相同时，碱性条件下的临界胶束浓度要远大于弱酸条件下。两亲性杯[4]芳烃聚集行为受浓度，pH影响，与温度无关。聚集体尺寸随溶液浓度和pH的增加而增加。
　　2.首先使用电导率法初步确定两亲性杯[4]芳烃与异喹啉离子液体的识别比。然后利用等温滴定微量热、静态荧光、时间分辨荧光、核磁共振氢谱等技术揭示了两亲性杯[4]芳烃与异喹啉离子液体之间识别作用与机理。最后，通过动态光散射及冷冻刻蚀透射电镜验证主客体复合物自组装聚集体的形成并观察其形貌。结果表明:两者的识别比为1∶1，两亲性杯[4]芳烃下缘烷基链和异喹啉离子液体烷基链的增加均有利于识别的进行，识别驱动力为C-H…π作用。识别产生的静态主客体复合物在溶液中的聚集体为囊泡，其尺寸受两亲性杯[4]芳烃下缘烷基链长的影响。
　　3.以两亲性杯[4]芳烃为阴离子表面活性剂，研究其与阳离子异喹啉离子液体表面活性剂的复配行为，并与两亲性杯[4]芳烃与季铵盐表面活性剂复配体系对比，着重研究了复配体系成胶行为，探究其临界胶凝浓度。通过流变学以及荧光探针技术探究成胶机理以及浓度、pH、温度、烷基链、及亲水头基对复配体系凝胶的影响。结果表明:凝胶的形成是由于复配体系中蠕虫状胶束相互交联缠绕形成三维网状结构。疏水烷基链越长，亲水头基越小越有利于复配体系凝胶的生成。温度、浓度的增加，导致复配体系由凝胶向溶胶转变，不利于凝胶的形成。

目录

摘要

第一章 序言

1．1 杯芳烃简介

1．2 杯芳烃对分子识别研究进展

1．2．1 对金属离子的识别

1．2．2 对阴离子的识别

1．2．3 对中性分子的识别

1．2．4 对生物活性分子的识别

1．3 杯芳烃自组装研究进展

1．3．1 杯芳烃的零维自组装

1．3．2 杯芳烃的一维自组装

1．3．3 杯芳烃的二维自组装

1．4 杯芳烃水凝胶的研究进展

1．4．1 含杯芳烃的水凝胶

1．4．2 阴、阳离子表面活性剂复配体系凝胶

1．5 论文设计及主要研究内容

参考文献

第二章 两亲性杯[4]芳烃的合成及表面活性研究

2．1 引言

2．2 实验部分

2．2．1 实验试剂

2．2．2 实验仪器

2．2．3 实验方法

2．3 结果与讨论

2．3．1 C-C[4]Cn(n=4、7、10)的结构表征

2．3．2 C-C[4]Cn(n=4、7、10)的表面活性研究

2．3．3 C-C[4]-Cn(n=4、7、10)聚集行为

2．4 本章小结

参考文献

第三章 两亲性杯[4]芳烃与异喹啉离子液体识别及自组装行为的研究

3．1 引言

3．2 实验部分

3．2．1 实验试剂

3．2．2 实验仪器

3．2．3 实验方法

3．3 结果与讨论

3．3．2 C-C[4]-Cn与[CniQuin]Br主客体识别的热力学行为

3．3．3 C-C[4]-Cn与[CniQuin]Br主客体识别的荧光猝灭行为

3．3．4 C-C[4]-Cn与[CniQuin]Br的主客体识别方式

3．3．5 C-C[4]-Cn与[CniQuin]Br的主客体复合物的微观形貌

3．3．6 C-C[4]-Cn与[CniQuin]Br的主客体识别作用机理

3．4 本章小结

参考文献

第四章 两亲性杯[4]芳烃与异喹啉离子液体复配体系成凝行为研究

4．1 引言

4．2．1 实验试剂

4．2．2 实验仪器

4．2．3 实验方法

4．3 结果与讨论

4．3．1 两亲性杯[4]芳烃与阳离子表面活性剂复配体系成凝的临界浓度

4．3．2 pH对两亲性杯[4]芳烃／阳离子表面活性剂复配体系凝胶的影响

4．3．3 两亲性杯[4]芳烃与阳离子表面活性剂的成凝机理

4．3．4 浓度对两亲性杯[4]芳烃阳离子表面活性剂复配体系凝胶的影响

4．3．5 温度对两亲性杯[4]芳烃阳离子表面活性剂复配体系凝胶影响

4．3．6 两亲性杯[4]芳烃与阳离子表面活性剂复配体系凝胶的形貌

4．4 本章小结

参考文献

第五章 结论

致谢

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