本发明专利技术公开了一种螺吡喃衍生物，其结构如式I所示。本发明专利技术采用了烷基硫醇在金属基片上的自组装技术，操作方便、制备简单，适用于制造大面积的薄膜材料，同时它能够完美地解决功能材料与基板电极之间的接界问题，膜接触牢固，结构稳定；目标分子选取了螺吡喃及羧酸酯两个片段，有效结合了两者的各自优点，实现了光照和电场双响应浸润性智能材料。和电场双响应浸润性智能材料。和电场双响应浸润性智能材料。和电场双响应浸润性智能材料。
【技术实现步骤摘要】
螺吡喃衍生物、光/电双响应性膜材料及其制备方法
[0001]本专利技术涉及螺吡喃衍生物，以及具有光/电双响应性的膜材料，具体涉及一种对于光照和电场具有双响应性的螺吡喃衍生物及由其制备的膜材料。
技术介绍
[0002]浸润性是固体表面的一个重要特征，无论在人们的日常生活还是在工农业生产中都发挥着重要的作用。近年来，超疏水表面引起了人们的广泛关注，它在工业生产及生物医用领域都有着极其广阔的应用前景，例如，天线及玻璃表面的防雪、交通指示灯的自清洁、船体表面减小摩擦、纺织品防污、金属精炼及细胞运动性等。影响固体表面浸润性的因素主要有两个方面：一是表面自由能，二是表面微观结构。固体的表面自由能越大，越容易被一些液体所润湿。固体表面一般可分为两类：一类是高能的表面，例如常见的金属及其氧化物、硫化物、无机盐等，表面自由焓大致在每平方米几百至几千毫焦之间，这些材料容易被普通液体所浸润；另一类是低能表面，包括一般的有机固体及高聚物，这些材料的表面自由焓约在25～100mJ/m2，这些材料的浸润性与固-液两相的表面组成和性质密切相关。
[0003]对于亲/疏水性质的深入研究极大地增强了人们对材料表面润湿性能的调控能力，利用响应性材料使得人们能够通过外界刺激来改变各种性质。这种响应性浸润性的基础是在外界刺激(如光照、电场、热处理、溶剂处理等)下，表面的活性分子在化学组成、化学构型以及极性等性质上发生可逆的变化，这种变化能够引起表面自由能的改变，进而可以将疏水、亲水等浸润性进行多元组合，实现智能化的协同、开关和功能材料的制备。对这种新材料的开发和研制，在电催化、流变学等诸多流域都具有重要的理论意义及应用价值。
[0004]在很多领域，单响应性浸润性材料受到限制，例如，某一种药物需要在温度和pH异常于其他身体部位的地方进行释放，这种药物的载体的浸润性就必须对温度和pH值都做出响应才能完成任务，因此双响应乃至多响应浸润性材料的研制有着重要意义。江雷研究小组将温度响应性的聚异丙基丙烯酰胺和pH响应性的分子聚丙烯酸的单体进行聚合，得到双响应性的共聚物，将这种共聚物接到粗糙表面，在低温、高pH值的情况下，高分子与水分子之间形成的分子间的氢键是主要驱动力，此时薄膜为超亲水状态；在高温、低pH值的情况下，高分子内部的氢键是主要驱动力，此时薄膜为超疏水状态，从而实现了温度和pH双响应性的超疏水/超亲水智能开关。
[0005]由此可见，用现有的材料和方法进行组合，并引入多重功能，可以得到智能界面材料。由于智能材料具有感知、驱动和控制功能，使其有望成为具有类似于生物体所具有的各种功能的“活”的材料。
技术实现思路
[0006]本专利技术的目的是要提供一种可实现光/电双响应性的螺吡喃衍生物及应用，将所述螺吡喃衍生物自组装形成光/电双响应性膜材料，可以实现在光照或电场的响应下发生构型的变化，在利用螺吡喃光致异构性的同时，利用其端基的亲水性羧酸基团和主链的长
疏水烷基链在电场作用下构型的变化，实现对光照和电场双响应性的浸润性的转变。这将对在光照和电场的协同作用下，实现对微小液滴及其包裹物在膜表面的驱动具有深远意义，并为推动微型通道输送及医药、生物领域的技术进步提供了依据和参考。
[0007]根据本专利技术的一个方面，提供了一种螺吡喃衍生物，其结构如式I所示：
[0008][0009]式中，R1选自取代或未取代的芳基、烷芳基和芳烷基，优选自6-30个碳原子的取代或未取代的芳基、烷芳基和芳烷基，更优选自12-20个碳原子的取代或未取代的芳基、烷芳基和芳烷基；R2、R3独立地选自氢、取代或未取代的烷基和取代或未取代的烷氧基，优选独立地选自氢、1-12个碳原子的取代或未取代的烷基和取代或未取代的烷氧基；n＝6-18。
[0010]作为本专利技术的优选实施例，所述“取代”表示所描述的基团被选自烷氧基如C1-C6烷氧基、卤素、氨基等基团取代。
[0011]作为本专利技术的一些实施例，取代烷基或取代烷氧基碳上的碳原子或氢原子任选地被卤原子、氨基、选自O、S、N的杂原子等基团取代。
[0012]作为本专利技术的优选实施例，R1选自苯基、甲基苯基、乙基苯基、丙基苯基、丁基苯基、戊基苯基、卤代苯基、苯甲基、苯乙基、苯丙基、苯丁基、萘基、联苯基、蒽基、菲基、茚基、芴基、螺二芴基、三苯基甲基和三苯基乙基。
[0013]作为本专利技术的优选实施例，R2、R3独立地选自氢、1-12个碳原子的取代或未取代的直链或支链的烷基、1-12个碳原子的取代或未取代的环烷基、1-12个碳原子的取代或未取代的直链或支链的烷氧基和1-12个碳原子的取代或未取代的环烷氧基，优选自氢、1-6个碳原子的取代或未取代的直链或支链的烷基、1-6个碳原子的取代或未取代的环烷基、1-6个碳原子的取代或未取代的直链或支链的烷氧基和1-6个碳原子的取代或未取代的环烷氧基。
[0014]作为本专利技术的优选实施例，R2、R3独立地选自氢、甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、戊基、新戊基、异戊基、己基、异己基、3-甲基戊基、2,2-二甲基丁基、2,3二甲基丁基、环丙烷基、环丁烷基、环戊烷基、环己烷基、甲氧基、乙氧基、丙氧基、异丙氧基、丁氧基、异丁氧基、仲丁氧基、叔丁氧基、戊氧基、新戊氧基、异戊氧基、己氧基、异己氧基、3-甲基戊氧基、2,2-二甲基丁氧基，2,3二甲基丁氧基、环丙烷氧基、环丁烷氧基、环戊烷氧基和环己烷氧基。
[0015]作为本专利技术的优选实施例，n＝10-16。
[0016]根据本专利技术的另一个方面，提供了所述螺吡喃衍生物的应用，包括将所述螺吡喃衍生物用于制备光/电双响应性膜材料。
[0017]作为本专利技术的优选实施例，所述螺吡喃衍生物通过自组装制备光/电双响应性膜材料。
[0018]作为本专利技术的优选实施例，所述光/电双响应性膜材料为单层薄膜材料。
[0019]根据本专利技术的另一个方面，提供了一种光/电双响应性膜材料，其通过上述螺吡喃衍生物在金属基片上自组装而成。
[0020]根据本专利技术的另一个方面，提供了一种光/电双响应性膜材料的制备方法，包括如下步骤：
[0021]S1.将权利要求1-3中任一项所述的螺吡喃衍生物溶于有机溶剂中形成溶液；
[0022]S2.将步骤S1得到的溶液施加在金属基片表面，即得。
[0023]作为本专利技术的一些实施例，步骤S1中的有机溶剂包括取代甲烷、醇、呋喃或酮中的至少一种。
[0024]作为本专利技术的一些实施例，步骤S1中的有机溶剂包括三氯甲烷、二氯甲烷、甲醇，异丙醇，四氢呋喃或丙酮中的至少一种，
[0025]作为本专利技术的优选实施例，步骤S1中的有机溶剂为三氯甲烷。
[0026]作为本专利技术的一些实施例，步骤S1中的溶液浓度为0.1-3mM/L，优选为0.5-2mM/L。
[0027]作为本专利技术的一些实施例，步骤S2中的金属基片优选为包含至少一种过渡金属的基片；进一步优选为过渡金属基片或含有过渡金属的合金基片；更进一步优选为，金基片、铜基片、本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种螺吡喃衍生物，其结构如式I所示：式中，R1选自取代或未取代的芳基、烷芳基和芳烷基，优选自6-30个碳原子的取代或未取代的芳基、烷芳基和芳烷基，更优选自12-20个碳原子的取代或未取代的芳基、烷芳基和芳烷基；R2、R3独立地选自氢、取代或未取代的烷基和取代或未取代的烷氧基，优选独立地选自氢、1-12个碳原子的取代或未取代的烷基和取代或未取代的烷氧基；n＝6-18。2.根据权利要求1所述的螺吡喃衍生物，其特征在于，R1选自苯基、甲基苯基、乙基苯基、丙基苯基、丁基苯基、戊基苯基、卤代苯基、苯甲基、苯乙基、苯丙基、苯丁基、萘基、联苯基、蒽基、菲基、茚基、芴基、螺二芴基、三苯基甲基和三苯基乙基；和/或，R2、R3独立地选自氢、1-12个碳原子的取代或未取代的直链或支链的烷基、1-12个碳原子的取代或未取代的环烷基、1-12个碳原子的取代或未取代的直链或支链的烷氧基和1-12个碳原子的取代或未取代的环烷氧基，优选自氢、1-6个碳原子的取代或未取代的直链或支链的烷基、1-6个碳原子的取代或未取代的环烷基、1-6个碳原子的取代或未取代的直链或支链的烷氧基和1-6个碳原子的取代或未取代的环烷氧基；和/或，n＝10-16。3.根据权利要求1或2所述的螺吡喃衍生物，其特征在于，R2、R3独立地选自氢、甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、戊基、新戊基、异戊基、己基、异己基、3-甲基戊基、2,2-二甲基丁基、2,3二甲基丁基、环丙烷基、环丁烷基、环戊烷基、环己烷基、甲氧基、乙氧基、丙氧基、异丙氧基、丁氧基...
【专利技术属性】
技术研发人员：殷杰，杨宇斐，崔爽，刘静，孙姝琦，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司北京化工研究院，
类型：发明
国别省市：
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