一种有机凝胶材料及其制备方法技术

本发明专利技术的一种有机凝胶材料及其制备方法，属于超分子自组装的技术领域。本发明专利技术的有机凝胶是将小分子化合物4‑(3,4‑(辛烷氧基)苯基)‑芘甲酰腙在加热条件下溶解于二甲基亚砜溶剂中，然后冷却至室温而得到。所制备的有机凝胶具有聚集诱导荧光增强性质和可见光响应性；同时，在有机凝胶基础上制备的干凝胶具有力致荧光变色现象。这种聚集诱导荧光增强性质以及对可见光和外力具有响应的性质在荧光开关、外力检测和传感器等方面具有潜在的应用前景。

Organic gel material and preparation method thereof

The invention relates to an organic gel material and a preparation method thereof, belonging to the technical field of supramolecular self-assembly. The organic gel of the invention is that small molecular compound 4 (3,4 (octyloxy) phenyl) pyrene hydrazone under the condition of heating dissolved in two dimethyl sulfoxide solvent, then cooled to room temperature and. The prepared organic gels exhibited aggregation induced fluorescence enhancement properties and visible light response. At the same time, xerogels prepared on the basis of organic gels exhibited fluorescence induced discoloration. The aggregation induced fluorescence enhancement properties and the response to visible light and external force have potential applications in fluorescence switches, external force detection and sensors.

【技术实现步骤摘要】
一种有机凝胶材料及其制备方法
本专利技术属于超分子自组装的
，具体涉及小分子凝胶因子4-(3,4-(辛烷氧基)苯基)-芘甲酰腙的合成，有机凝胶的制备方法以及多重刺激响应性。
技术介绍
有机凝胶是通过分子间氢键、π-π堆积、疏水作用以及范德华力等分子间非共价键相互作用自组装形成的具有高度自组织特性的三维网络结构。刺激响应有机凝胶具有对外界的物理或化学刺激进行响应而呈现不同物理、化学性质的特性，在模板化学、传感器、分子识别、药物缓释等领域具有潜在的应用前景。由于光化反应非常迅速，外界光照能够引起分子自组装过程快速响应，光的波长、光照时间、以及光照强度等可以根据需要进行方便的调节，所以具有光响应的有机凝胶尤其受到广泛的关注。外力作为一种广泛存在的外界刺激源，它在调控材料性质方面具有许多独特的优点：易于施加，调控方便，操作简单等。具有力致荧光变色性质的材料能够被应用于外力监测器、存储器和显示设备等领域。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于提供一种小分子凝胶因子4-(3,4-(辛烷氧基)苯基)-芘甲酰腙，该化合物在凝胶化过程中具有聚集诱导荧光增强的现象，有机凝胶材料同时具有光响应和外力响应的性质，有望在荧光开关、外力检测和传感器等方面具有潜在的应用价值。本专利技术要解决的另一个技术问题是针对现有功能材料的结构复杂、合成困难的问题，提供一种具有结构简单、制备路线短、产品提纯方便等优点的有机凝胶材料的制备方法。为实现具有多重刺激响应性的目的提供如下有机凝胶材料的技术方案。一种有机凝胶材料，是由小分子凝胶因子和二甲基亚砜溶剂组成的混合体，所述的小分子凝胶因子是4-(3,4-(辛烷氧基)苯基)-芘甲酰腙，结构式如下：所述的有机凝胶材料，其特征在于，临界凝胶浓度为1.25mg/mL。本专利技术还可以制得干凝胶材料，所述的干凝胶，是把小分子凝胶因子和二甲基亚砜溶剂组成的混合体冷冻干燥，除去二甲基亚砜溶剂得到。本专利技术还提供有机凝胶因子制备方法的技术方案。首先制备出3,4-辛烷氧基苯甲酰肼，再与1-芘甲醛反应，从而高产率地制备了本专利技术所述的有机小分子凝胶因子。本专利技术的制备方法中，3,4-辛烷氧基苯甲酰肼可以按照文献的方法制备，参见Langmuir,2003,19,6534-6536。本专利技术的有机凝胶材料制备方法具体的过程如下。一种有机凝胶材料制备方法，以无水乙醇为溶剂，3,4-辛烷氧基苯甲酰肼和1-芘甲醛以1:1摩尔比混合，加热回流4～6小时；冷却至室温，抽滤干燥得到黄色固体粗产物；粗产物用无水乙醇重结晶2次。得到纯产物4-(3,4-(辛烷氧基)苯基)-芘甲酰腙；在4-(3,4-(辛烷氧基)苯基)-芘甲酰腙中加入二甲基亚砜溶剂，加热使4-(3,4-(辛烷氧基)苯基)-芘甲酰腙充分溶解，冷却至室温形成有机凝胶材料。所述的加入二甲基亚砜溶剂，加入量按2.95mg的4-(3,4-(辛烷氧基)苯基)-芘甲酰腙加入0.5mL的二甲基亚砜溶剂计算。所述的加热使4-(3,4-(辛烷氧基)苯基)-芘甲酰腙充分溶解，可以加热至190℃，使凝胶因子充分溶解。本专利技术所述的干凝胶材料，制备过程是把有机凝胶材料，放入冷冻干燥机中，干燥40小时除去二甲基亚砜溶剂得到。有机凝胶的光响应：本专利技术的有机凝胶材料在凝胶化过程中表现出聚集诱导荧光增强现象；有机凝胶进行可见光照射，持续一定时间后有机凝胶会变成澄清的棕褐色溶液，实现了凝胶-溶胶转变，并且随着光照时间增加，荧光强度明显减弱。干凝胶的力响应：本专利技术所制备的干凝胶在外力作用下有两种颜色的可逆变化。利用外力能够有效地调控其发射光谱性质。未经外力作用的干凝胶发射出蓝色荧光，经过研磨后，发光波长红移，荧光由蓝色变为绿色。综上所述，本专利技术合成了一种具有聚集诱导荧光增强性质，并且有机凝胶能够对可见光具有响应性、在外力研磨下荧光颜色能够发生变化的功能材料；这种聚集诱导荧光增强性质以及对可见光和外力具有响应的性质在荧光开关、外力检测和传感器等方面具有潜在的应用前景。本专利技术制备化合物时提纯方便，只需简单的重结晶就可以获得纯的最终产物，所用乙醇溶剂无毒且易于回收。附图说明图1是实施例1热溶液在向凝胶转变过程中的荧光逐渐增强的荧光光谱。图2有机凝胶在可见光照射后的凝胶-溶胶转变以及相应的发光变化。图3荧光强度随可见光照射时间变化的荧光光谱。图4是实施例3制得的干凝胶在365nm紫外灯下看到的研磨前后力致荧光变色材料(干凝胶)的颜色变化。其中(a)未经外力作用的样品；(b)充分研磨后的样品，(c)研磨后的样品在130℃加热30min处理后。图5是实施例3制得的干凝胶力致荧光变色材料(干凝胶)在不同条件下的归一化荧光光谱。其中(a)未经外力作用的样品；(b)充分研磨后的样品，(c)研磨后的样品在130℃加热30min处理后。具体实施方式实施例1凝胶因子的合成和有机凝胶材料的制备凝胶因子的合成步骤：称量2.0g(0.0051mol)的3,4,-辛烷氧基苯甲酰肼和1.179g(0.0051mol)的1-芘甲醛，放入250mL锥形瓶中，加入100mL无水乙醇为溶剂，加热回流6小时，反应结束后冷却至室温，抽滤干燥得到黄色固体。粗产物用无水乙醇重结晶2次。得到纯样品4-(3,4-(辛烷氧基)苯基)-芘甲酰腙2.7g，产率为87.6％。反应式如下：材料的分子结构表征数据：1HNMR(300MHz,DMSO-d6),(ppm,fromTMS):11.94(s,1H),9.645(s,1H),8.753(s,4H),8.20-8.16(d,1H),7.655-7.58(m,4H),7.30(s,2H),4.10-3.96(m,6H),1.782-1.70(m,6H),1.485(s,6H),1.281(s,24H),0.87(s,9H).FT-IR(KBr,pellet,cm-1)：3433,3170,3065,3034,2926,2857,1675,1637,1600,1581,1541,1513,1467,1426,1389,1377,1343,1296,1272,1225,1132,1067,1042,857,751,723,649.Elementalanalysis：calculatedforC40H48N2O3,C,79.43；H,8.00；N,4.63,Found：C,79.47；H,7.90；N,4.64。有机凝胶的制备方法：取一个密封良好且干净的1mL小瓶，称取2.95mg的4-(3,4-(辛烷氧基)苯基)-芘甲酰腙化合物加入瓶中，然后再量取0.5mL的二甲基亚砜溶剂加入瓶中。加热190℃，使凝胶因子充分溶解，放在空气中自然冷却至室温，瓶中便形成了稳定的有机凝胶。临界凝胶浓度是1.25mg/mL。图1给出热溶液在向凝胶转变过程(就是冷却至室温的过程)中的荧光强度随放置时间增强的荧光光谱(热溶液的浓度1×10-2mol/L)。实施例2有机凝胶的光响应本专利技术凝胶因子在凝胶化过程中表现出聚集诱导荧光增强现象，如图1。有机凝胶的光响应：有机凝胶进行可见光照射，持续一定时间后有机凝胶转变成澄清的棕褐色溶液。浓度为5.91mg/mL的有机凝胶，需要光照195min后发生凝胶-溶胶转变；并且随着光照时间的增加，荧光强度明显减弱，发生凝本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种有机凝胶材料，其特征在于，是由小分子凝胶因子和二甲基亚砜溶剂组成的混合体，所述的小分子凝胶因子是4‑(3,4‑(辛烷氧基)苯基)‑芘甲酰腙，结构式如下：

【技术特征摘要】
1.一种有机凝胶材料，其特征在于，是由小分子凝胶因子和二甲基亚砜溶剂组成的混合体，所述的小分子凝胶因子是4-(3,4-(辛烷氧基)苯基)-芘甲酰腙，结构式如下：2.根据权利要求1所述的有机凝胶材料，其特征在于，临界凝胶浓度为1.25mg/mL。3.根据权利要求1所述的有机凝胶材料，其特征在于，制得干凝胶材料；所述的干凝胶，是把小分子凝胶因子和二甲基亚砜溶剂组成的混合体冷冻干燥，除去二甲基亚砜溶剂得到的。4.一种权利要求1的有机凝胶材料的制备方法，以无水乙醇为溶剂，3,4-辛烷氧基苯甲酰肼和1-芘甲醛以1:1摩尔比混合，加热回流4～6小时，冷却至室温，抽滤干燥得到黄色固体粗产物；粗产物用无水乙醇重结晶2次，得到纯产物4-(3,4-(辛烷氧基)苯基)-芘...

【专利技术属性】
技术研发人员：白炳莲，韦学玉，柴青，李敏，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林,22