超分子有机凝胶和水凝胶制备及其性能研究.pdf

华中科技大学博士学位论文
摘要
由小分子量化合物凝胶因子通过分子间氢键、π-π堆砌,以及其它非共价键作用
可以形成二维或三维长程有序的超分子聚集体结构进而形成稳定的超分子有机(水)
凝胶。由于其性质具有介于固、液体之间这一特性,被广泛应用在催化、纳米材料的
模板、药物等分子控制释放载体等广泛领域。
本文合成了几种 L-苯丙氨酸衍生物凝胶因子及 N-十八烷基马来酸可聚合凝胶因
子,研究了其在有机溶剂或水中凝胶化性能及自组装机理。利用水凝胶为水杨酸模型
药物的载体,探讨了水杨酸在凝胶中的扩散机理。分别利用 L-苯丙氨酸衍生物凝胶
因子及 N-十八烷基马来酸可聚合凝胶因子在可聚合有机溶剂中的自组装,原位 UV
固化制备分子印迹聚合物,并考察了相应的印迹聚合物对 D-或 L-苯丙氨酸的吸附差
别。本论文包括以下主要内容:
1、由 L-苯丙氨酸和二(三氯甲基)碳酸酯反应得到的 L-苯丙氨酸-N-羧基-环内
酸酐(L-Phe-NCA),在十八胺的引发下开环聚合得到平均聚合度为 5 的十八烷基-L-
苯丙氨酸齐聚物(简称 L-Phe-R18)。L-Phe-R18 能在多种有机溶剂中发生聚集、自组
装,并进而在这些有机溶剂中形成热可逆的物理凝胶。利用 X 射线衍射(XRD)和
场发射扫描电镜(FE-SEM)表征和分子模拟了 L-Phe-R18 聚集体的微观形态和可能
的聚集方式。
2、合成具有手性结构的L-苯丙氨酸衍生物,3-{[(2R)-2-(十八酰胺基)-3-苯丙基]
酰胺基}丁酸四乙基胺盐(简称TC18PheBu)。TC18PheBu在纯水及不同pH值的水溶液
中进行自组装,形成超分子水凝胶。利用FE-SEM、POM、FT-IR、荧光探针以及CD
观察了TC18PheBu自组装聚集体的形貌并对超分子水凝胶的形成机理进行了探讨。
3、本文利用水杨酸为模型药物分子,研究水杨酸在小分子量凝胶因子TC18PheBu
在水中自组装形成的超分子水凝胶中的释药行为。
4、双十八烷基L-苯丙氨酸(Bis18-L-Phe)凝胶因子在可聚合溶剂中以氢键等非
共价键相互作用自组装形成直径约为100~200nm的纤维状聚集体,纤维聚集体之间
I
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进一步相互作用形成稳定凝胶。以UV 光引发原位聚合并将凝胶因子提取制备出非共
价键印迹聚合物。为了探讨Bis18-L-Phe分子印迹聚合物对分子识别的机理,重点考察
了印迹聚合物对D- 和 L-- 和 L-苯丙氨酸的
吸附率差别。
5、N-十八烷基马来酸(ODMA)可聚合凝胶因子在可聚合溶剂中以氢键等非共
价键相互作用自组装形成稳定凝胶。以UV 光引发原位聚合或热聚合并将印迹分子提
取制备得到分子印迹聚合物。分别考察了不同聚合方法、不同模板分子以及不同凝胶
因子用量对所制得的分子印迹聚合物对D-苯丙氨酸,L-苯丙氨酸磷酸盐缓冲水溶液中
的D- 和L-苯丙氨酸吸附量的差别。
关键词:L-苯丙氨酸;凝胶因子;自组装;超分子凝胶;水杨酸;释放;分子印迹
聚合物.
II
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Abstract
In recent years, supramolecular hydrogels formed by the self-assembly of gelator
through intermolecular hydrogen bonding, π-π stacking and other non-covalent bond
interations were applied on catalyzer, nanomaterials, drug carriers and other fields because
of its properties between the liquids and solids.
Several gelators based on L-phenylalanine and a polymeric gelator N-Octadecyl Maleamic
Acid (ODMA) were synthesized , the properties of gels and the process of self-assembly
were investied. Salicylic acid (SA) release from supramolecular hydrogels and the
diffusion mechanism of SA was investigated. Th