多树枝基元取代的对称型冠醚分子的自组装行为研究

本项目拟合成一系列多个（四个）"树枝"基元取代的冠醚衍生物。这类冠醚衍生物具有相当对称的化学结构，有利于组装成一维的有序聚集体（柱状结构或蠕虫状结构），从而有利于体系的凝胶化。目前这类对称型多"树枝"基元取代性冠醚衍生物的研究很少。我们将不仅考察体系最终的自组装形态，而且将着重考察取代基和冠醚尺寸以及不同分子间相互作用对自组装动力学路径的影响。同时，通过增强分子间的相互作用，我们将探索其构筑稳定的"离子通道"的可能性。而引入手性中心则使得我们有机会考察分子手性向聚集体手性的传递过程，及相应聚集体在手性拆分上的潜在应用。

我们设计合成了一系列四基元取代的、以酯键为连接基团的二苯并冠醚衍生物。通过改变冠醚环和取代基元的大小，可调控分子自组装过程，构建不同的超分子体系，并可制备功能材料。实验结果表明，体积较大的树枝状取代基可抑制冠醚衍生物的结晶，有利于分子平行堆叠形成柱状液晶相。一代树枝基元取代的二苯并-18-冠-6分子(3,4,5)12G1-DB18C6具有相当复杂的单向性相行为，可观察到动力学逐渐变慢，但热力学稳定性依次升高的六方柱状相、长方柱状相和一个晶相，其中晶相只能再外力剪切下形成。利用这一特性，将少量荧光分子掺入冠醚基质中，可制备具有力响应发光性质的材料，该方法兼具重复性好，制备简单，通用性好等优点。对二苯并-24-冠-8衍生物(4-3,4,5)12G1-DB24C8，我们首次观察到一种光学各向异性的具有体心立方结构的液晶相，该发现将加深人们对软物质体系中“柱状-立方”相转变的认识。我们发现，含树枝状取代基元的冠醚衍生物可在有机溶剂中形成凝胶。其凝胶的基本结构单元是冠醚分子自组装形成的蠕虫状胶束，从溶液到凝胶，体系经历了多层次的相转变过程。在研究中，我们还探索了以酰胺键为连接基元的树枝状基元取代冠醚的合成方法。