氨基酸衍生物单分子膜的可控组装及其功能化

The intermolecular hydrogen bond and metal ion coordination interaction can facilitate the formation of two-dimensional ordered molecular membrane, the interfacial coordination of two-dimensional ordered molecular controllable assembly not only introduces physical features of coordination compounds into ordered molecular membrane(intelligentized), but also achieves the miniaturation of functional materials. In this project, We design and synthesize the novel amphiphiles containing Schiff base and Azobenzene functiolal group after the introduction of various amino aicds into amphiphiles as headgroup. The effect of conformation of rigid segment, location of electron-withdrawing group, metal ion coordination, chain length and steric hindrance on interfacial assembly of amphiphilic molecular monolayer will be studied using different analysis technologies such as surface pressure-area isotherm, in situ infrared reflection absorption spectroscopy, Atomic Force Microscope and so on. We will establish the regulation mehtod on dimensional ordered interface coordination of amphiphile monolayer and illustrate the relation between molecular microstructures and morphologies and reveal the efect of metal ion coordination on dimensional ordered assembly; Luminescence behavior of LB films in ion subphase(normal metal ion and rare ion) will be investigated by fluorescence spectroscopy. We will elucidate the relations between the structures of LB films and Luminescence properties and reveal the mechanism of Luminescence, so as to realize oriented control of interfacial coordination and assemble structure controllable, versatile two-dimensional ordered molecular film.

分子间氢键和金属离子的配位作用有利于两亲分子组装形成二维有序分子膜，二维有序可控的分子膜界面配位不仅能将配位化合物的物理功能导入有序分子薄膜（智能化），而且能实现功能材料的微型化。本项目以各类氨基酸为头基分子，设计、合成含席夫碱和偶氮苯等功能基团的新颖两亲分子，综合运用各种分析技术如表面压-面积等温曲线、原位红外反射吸收光谱、原子力显微镜等，研究刚性片段构象、吸电子基团位置、金属离子配位、脂链长度、空间位阻等对两亲分子单分子膜的界面组装的影响，建立两亲分子单分子膜二维有序界面配位调控方法，阐明分子微观结构与聚集形貌间的密切关系，揭示金属离子配位对两亲分子单分子膜二维有序组装的影响；荧光光谱研究两亲分子在离子（一般金属离子和稀土离子）亚相表面LB膜的发光行为，阐明LB膜分子结构与发光性能的构效关系，揭示其发光机制，以实现界面配位定向控制，按需组装结构可控、功能多样的二维有序分子膜。

二维有序分子膜组装从分子水平实现对分子排列顺序的控制，是化学、生物、物理和材料等多学科交叉的领域，为信息、电子科学的发展提供了微型化和智能化的材料。利用分子间氢键和金属离子与头基的配位作用有利于两亲分子自组装形成二维有序分子膜：（１）设计合成系列含Schiff碱偶氮苯功能基团的羧酸衍生物两亲分子，利用 π−A等温曲线研究Schiff 碱/偶氮苯衍生物两亲分子单分子膜在空气/水界面与亚相金属离子的相互作用。通过LB 膜技术，利用紫外光谱、FT-IR和小角X-射线衍射技术系统研究Schiff 碱/偶氮苯两亲分子单分子膜界面配位、头基结构、脂链的取向及其光致异构。（２）设计合成对十二烷氧基偶氮苯甲酸，其能与等摩尔的脂 肪胺构筑双组份凝胶，通过SEM，FTIR，小角X-射线衍射，H NMR，U V-vis等技术研究凝胶的微观构造及其形成机制。 （３）设计合成系列的二胺衍生物（SAD-4, SAD-6, SAD-8, SAD-10），并将其与单头脂肪胺（R-NH2）按1:2的摩尔比复合得到双组份热致凝胶，利用FT-IR、XRD、SEM、DSC等现代检测技术研究其在各种有机溶剂中的微观结构和形成机制。（４）设计合成十八烷基丙二酸两亲分子，其在水中能快速胶凝化。通过FT-IR、XRD、SEM和1H NMR探索了胶凝的聚集形貌和形成机制。实验发现制成的凝胶在pH=7时最稳定，可用作药物载体，进行药物缓释。探索了药物的浓度，胶凝剂的量，以及缓冲溶液的pH对药物缓释速率的影响。把此溶液注射到小鼠的皮下部位能形成原位凝胶，探索凝胶注剂的生物相容性。