利用非手性表面活性剂制备螺旋介孔有机-无机杂化二氧化硅

本项目旨在以非手性阳离子表面活性剂和手性结构助剂控制有机-无机杂化二氧化硅纳米纤维的螺旋，并将其应用于手性拆分。首先，合成倍半硅氧烷。将芳环或手性官能团引入单体分子结构中。主要是采用格氏试剂的亲核取代反应。然后，选取十六烷基三甲基溴化铵和十八烷基三甲基溴化铵，以及手性结构助剂如：醇、胺、氨基酸、酒石酸等,利用溶胶-凝胶法合成螺旋介孔有机-无机杂化二氧化硅纳米纤维。尽力提高其ee值，期望得到单一手性。所得到的材料用紫外、X-光衍射、扫描电镜、透射电镜和圆二色谱进行表征。最后，研究该有机-无机杂化二氧化硅在手性拆分中的应用。该研究也将为有机-无机杂化二氧化硅在光学、电磁学等方向的应用奠定基础。

由于螺旋介孔纳米材料可能在分子尺度上具有手性，其在不对称催化、对映体分离以及光学器件等领域具有潜在的应用前景，引起了广泛的关注。本项目旨在以非手性阳离子表面活性剂和手性结构助剂控制有机-无机杂化氧化硅纳米纤维的螺旋，并将其应用于手性拆分。简洁的方法是将芳环或手性官能团引入单体分子结构中，合成潜手性的或手性的倍半硅氧烷，然后利用溶胶-凝胶法制备手性材料。虽然使用非手性阳离子表面活性剂，添加手性结构助剂，我们可以制备螺旋介孔杂化氧化硅材料，但难以控制其单手螺旋性。所以，还需要寻找新的路线来制备该类材料。为此，我们进行了如下一些研究工作。使用了氨基酸衍生物或环己二胺衍生物等手性两亲小分子作为模板剂，经过溶胶-凝胶转录方法制备的有机-无机杂化氧化硅的形貌并不局限于纳米纤维，还有棒状、带状、管状和空心球等多种形貌，模板剂和硅源的协同作用在控制形貌以及孔结构方面起重要作用，对其中具有手性信号的终产物的手性来源进行了探讨。明确了制备过程中手性的传递效应，手性两亲小分子模板剂的手性决定了其自组装体的手性，而杂化氧化硅终产物的手性决定于模板剂自组装体的手性，但两者的手性并非总是一致。手性有机-无机杂化氧化硅固定相的制备和性能测试，结果表明这类手性固定相对联二萘酚表现出一定的拆分能力。应用研究还将联苯桥联倍半硅氧烷作为手性探针以检测二氧化硅纳米结构的手性。研究过程中，将终产物扩展到二氧化硅、金属氧化物和硫化物等化学组成，合成的二氧化硅具有多样化的形貌和孔结构，而以手性小分子凝胶因子的自组装体作为模板，通过溶胶-凝胶转录方法制备的二氧化钛、五氧化二钽和硫化镉等为单手螺旋的管状形貌。