本发明专利技术公开栏双子型结构超分子凝胶因子及其制备方法，该超分子凝胶因子的制备过程包括以下步骤：a)通过手性氨基酸与芳香族甲醛进行亚胺反应和还原，得到手性氨基酸芳烃衍生物；b)将步骤a)得到的手性氨基酸芳烃衍生物与脂肪族长链二胺经过酰胺缩合得到双子型结构超分子凝胶因子。该凝胶因子能够与多种金属离子形成超分子凝胶，对机械应力、pH、温度等外界刺激具有显著响应性，可用于传感器、缓释、吸附等领域。
Gemini structure Supramolecular Gel factor and preparation method thereof
The invention discloses a bar structure of gemini type Supramolecular Gel factor and its preparation method, the preparation process of the Supramolecular Gel factor includes the following steps: a) by chiral amino acids and aromatic formaldehyde imine reaction and reduction by chiral amino acid arene derivatives; b) the step a) chiral amino acid derivatives with aromatic aliphatic long-chain amines after the two amide condensation of gemini type structure of Supramolecular Gel factor obtained. The gel factor can form supramolecular gel with a variety of metal ions, and has significant response to mechanical stress, pH, temperature and other external stimuli.
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于智能响应型凝胶软材料开发
，具体涉及一种双子型结构超分子凝胶因子及其制备方法。
技术介绍
超分子凝胶是一种基于低分子量胶凝剂分子的自组装形成纳米结构，同时固化溶剂分子而形成的半固态、半液态的软物质材料。这类材料在保持固体材料和液体材料固有物理化学性能的基础上，还具有众多诸如刺激响应、自修复等特殊功能。与高分子凝胶不同的是，构成超分子体系的凝胶因子具有得到准确的分子量，易于设计和修饰，组装体系结构更为丰富。随着对超分子化学研究的不断深入，人们可以根据实际需求在小分子凝胶因子结构中连接各种智能基团，制备出能够感应外部环境变化，对光、电、热、酸碱度、磁性等刺激产生宏观应变的功能凝胶，在传感器、药物缓释、生物催化提取、软模板等领域都具有巨大的应用前景。中国专利201510948648.6公开了一种可高选择性多目标检测阴、阳离子的超分子凝胶，能够对Pb2+、Hg2+等重金属离子进行检测，然而该凝胶因子合成过程较为复杂并且成本较高，具有较大的局限性。中国专利CN201410339683.3公开了一种由组氨酸修饰的天然多糖与金属卟啉配位构筑的超分子纳米凝胶，凝胶体系具有肿瘤细胞内的pH敏感性以及良好的生物相容性和生物降解性，但该凝胶由二元组份共同构成，结构较为复杂。总之，由于超分子凝胶因子对于组装溶剂选择范围的局限性，超分子凝胶的形成仍然具有较大的偶然性。这一方面使得凝胶材料的种类不够丰富，不利于其真正广泛应用；另一方面导致对凝胶的规律性认识不足，难以进一步发展机械性能优异、多功能的智能凝胶材料，限制了其应用范围。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种双子型结构超分子凝胶因子及其制备方法。本专利技术的技术解决方案是：一种双子型结构超分子凝胶因子，由手性氨基酸芳烃衍生物与脂肪族长链端基二胺通过缩合偶联制得，其结构通式为：其中，R1选自中的一种，m为8～20；R2选自，，，，，中的一种；R3选自，，中的一种。一种双子型结构超分子凝胶因子的制备方法，通过手性氨基酸芳烃衍生物与脂肪族长链端基二胺进行缩合偶联反应，反应方程式如，具体步骤如下：步骤1，按氨基酸：Na2CO3摩尔比为2:1，将两种原料置于容器中，并加水配成氨基酸水溶液，缓慢滴加含有与氨基酸摩尔比为1:1的芳香族甲醛的甲醇溶液，室温搅拌5～10h，冷却至0～-5℃，缓慢加入与氨基酸摩尔比为1:3～1:5的NaBH4，搅拌反应12～24h，用乙酸调节反应混合物的pH至5～6，升至室温继续搅拌2～6h，旋蒸得到固体，乙醇溶解，过滤，滤液旋蒸得到手性氨基酸芳烃衍生物；步骤2，将步骤1中得到的手性氨基酸芳烃衍生物加入四氢呋喃中配成反应溶液，再分别加入等摩尔量的且与手性氨基酸芳烃衍生物摩尔比为1:1.1～1:1.3的EDC.HCl和HOBt，冷却至0～-5℃，加入与手性氨基酸芳烃衍生物摩尔比为1:0.5的脂肪族长链二胺，50～70℃水浴中反应18～24h，加入蒸馏水中沉淀，过滤，粗产物柱层析得到双子型结构超分子凝胶因子。步骤1中，所述的芳香族甲醛为4-吡啶甲醛，4-咪唑甲醛，苯甲醛中的一种；所述的氨基酸为缬氨酸、亮氨酸、色氨酸、丙氨酸、甘氨酸、苯丙氨酸中的一种。步骤1中，氨基酸水溶液的浓度为0.5～2mol/L；芳香族甲醛的甲醇溶液的浓度为1.0～2mol/L。步骤2中，所述的脂肪族长链二胺为碳原子数介于8~20的直链端基二胺中的一种。步骤2中，反应溶液的浓度为0.05～0.1mol/L。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：（1）凝胶因子具有双子型对称结构，处于分子端基的芳环之间能够通过π-π堆砌彼此首-尾衔接，形成一维长链，结合纵向疏水、氢键作用协同构成超分子非键网络；（2）氨基酸的手性诱导作用促进体系排列更为规整，有利于各种非键作用的形成，并趋于稳定和强化，因此本专利技术的双子型结构超分子凝胶具有较低的临界凝胶浓度和临界凝胶转变温度；（3）吡啶、咪唑基团的存在具有双重作用，其一，含氮杂环具有良好的金属配位能力，能够赋予相应的超分子凝胶一定的金属检测、吸附功能；另外，基于配位作用可以制备具有优异力学、光学性能的金属复合凝胶，提高超分子凝胶材料的机械性能、稳定性和刺激响应性。附图说明图1为实例3制备的超分子凝胶经冷冻干燥后的扫描电镜图（喷金处理，左图为800倍，右图为6000倍）。图2为实例3制备的超分子凝胶因子/乙酸锌金属凝胶刺激响应性转变图。图3为实例3制备的超分子凝胶因子/乙酸锌金属凝胶的动态应变扫描曲线。图4为实施例3制备的超分子凝胶因子作为载体的头孢噻呋钠释放速率图。具体实施方式下面结合实施例和附图对本专利技术作进一步详述。本专利技术所述的凝胶因子将长链疏水作用、π-π堆砌和氢键作用相结合，同时通过氨基酸引入手性元素，为规整自组装提供条件。更为重要的是，该凝胶因子具有双子型对称结构，不同分子之间能够通过彼此首-尾衔接，协同构筑形成三维网络结构，使得凝胶因子能够在乙腈、1,4-二氧六环、甲醇、氯仿等强极性溶剂中自组装形成凝胶相。吡啶、咪唑等氮杂环可以为凝胶与金属离子发生配位识别提供条件，赋予材料吸附、特异性识别、传感等能力。实施例1：（R1为，m=8，R2为，R3为）0.1molL-丙氨酸、0.05molNa2CO3两种原料加入三口烧瓶，加入200.0mL的蒸馏水，室温搅拌溶解，缓慢滴加含有0.1mol吡啶-4-甲醛的甲醇溶液，甲醇50mL，室温搅拌5h，冷却至-4℃，缓慢加入0.4mmolNaBH4，搅拌反应12h，调节pH至5～6，升至室温继续搅拌3h，旋蒸至无水，用大量的无水乙醇在50℃条件下加热溶解过滤，滤液旋蒸得到N-（4-吡啶甲基）-L-丙氨酸。FT-IR:（cm-1）：3375(NH)，3225(OH)，3019(CH)，1720(C=O)，1650(C=N).1H-NMR(500MHz,DMSO):δ8.597~8.606(d,J=4.5Hz,2H，C5H4N),8.529~8.541(d,J=6Hz,2H，C5H4N),4.295~4.300(d,J=2.5Hz,2H，-CH2-),3.735~3.778(q,1H,CH),1.525~1.539(d,J=7Hz,3H,-CH3)。N-（4-吡啶甲基）-L-丙氨酸0.1mol溶解于400mL四氢呋喃中，加入0.13mol的EDC.HCl和0.13mol的HOBt，冷却至0℃，加入0.05mol的1,8-辛二胺，升温至50℃反应24h，倒入大量的蒸馏水中沉淀，过滤，乙酸乙酯-石油醚柱层析得到双子型结构超分子凝胶因子。FT-IR（cm-1）:3215(NH),3012(CH),2987(CH),1683(C=N),1690(C=O),1580(N-H),1430(C=N),cm-1;1292(C-N).反应方程式：实施例2：（R1为，m=12，R2为，R3为）0.1molL-缬氨酸、0.05molNa2CO3两种原料加入三口烧瓶，加入200mL的蒸馏水，室温搅拌溶解，缓慢滴加含有0.1mol苯甲醛的甲醇溶液，甲醇50mL，室温搅拌5h，冷却至-4℃，缓慢加入0.4mmolNaBH4，搅拌反应12h，调节pH至5～6，升至室温继续搅拌2h，旋蒸至无水，加入乙醇加热溶解过滤，滤液旋蒸得本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种双子型结构超分子凝胶因子，其特征在于，其结构通式为：其中，R1选自中的一种，m为8～20；R2选自，，，，，中的一种；R3选自，，中的一种。
【技术特征摘要】
1.一种双子型结构超分子凝胶因子，其特征在于，其结构通式为：其中，R1选自中的一种，m为8～20；R2选自，，，，，中的一种；R3选自，，中的一种。2.如权利要求1所述的双子型结构超分子凝胶因子的制备方法，其特征在于，所述凝胶因子通过手性氨基酸芳烃衍生物与脂肪族长链端基二胺进行缩合偶联反应制得，步骤如下：步骤1，按氨基酸：Na2CO3摩尔比为2:1，将两种原料置于容器中，并加水配成氨基酸水溶液，缓慢滴加含有与氨基酸摩尔比为1:1的芳香族甲醛的甲醇溶液，室温搅拌5～10h，冷却至0～-5℃，缓慢加入与氨基酸摩尔比为1:3～1:5的NaBH4，搅拌反应12～24h，用乙酸调节反应混合物的pH至5～6，升至室温继续搅拌2～6h，旋蒸得到固体，乙醇溶解，过滤，滤液旋蒸得到手性氨基酸芳烃衍生物；步骤2，将步骤1中得到的手性氨基酸芳烃衍生物加入四氢呋喃中配成反应溶液，再分别加入等摩尔量的且与手性氨基酸芳烃...
【专利技术属性】
技术研发人员：杜飞，杨勇，张肖阳，肖婷婷，费林，王小凤，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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