文献综述
1.本课题研究的意义和价值
在所有的超分子自组装[1]小分子前体中,两亲化合物是一类较为广泛的分子,它同时具有亲水和疏水两个部分。其亲水头一般由胆碱、胺盐、酸根等极性基团构成,而疏水尾部一般由长的脂肪链、苯环等非极性基团构成。当两亲化合物分散在水中时,其亲水部分倾向和水接触而疏水的部分则倾向于远离水相或者和空气接触以降低亲疏水作用的自由能[2-3]。这样一种行为使得两亲化合物在水中可以自发的形成各种各样的微观结构,例如胶束、囊泡、双分子层膜等等。尽管各种各样的两亲化合物,如传统的线性两亲化合物,大环两亲化合物以及超分子两亲化合物都已经有了诸多报道和研究,但在两亲体系中引入金属配位键[4]进行组装的研究才刚刚起步。在两亲体系中引入包含纳米空腔的金属大环/笼将会使其具备一些独特的性质[5],例如来自金属大环/笼的高度选择性的主客体分子识别,来自金属元素所特有的光/磁物理性质、来自于金属配位键之间电荷传递所引起的性质调控以及来自两亲体系的优越的超分子自组装性质等。
两亲金属[6]Pt(II)因其易于制备和广泛应用而在过去几十年中受到极大关注。当组合简单的构建块时,通过在不稳定的配位点(金属受体)和称为“配位驱动的自组装”的路易斯碱性部分(有机供体)之间形成金属-配体键,可以容易地获得2D金属环和3D金属笼。所得物质称为超分子配位络合物(SCCs)[7-8],其优点之一是,由于配位键的动态性,它可以在外部刺激下进行解组装和随后的重新组装。目前,SCCs已广泛应用于主客体化学、催化、分子机器、超分子聚合物、生物工程等领域。
其中配位作用驱动的超分子体系是超分子化学的重要组成部分,利用配位作用驱动制作成有机-无机杂化材料具有广阔的研究前景,并逐渐成为一类在吸附、催化、传感、生物等领域很有前景的材料[9]。
此外由于亲水/疏水的相互作用,同时含有亲水和疏水单位的两亲体可以自组装成各种纳米结构,如胶束、囊泡、带和管。重要的是,生物体内的天然纳米结构,如细胞膜、病毒等,通常是由简单的两亲体自组装而成。因此,研究两亲体的可控自组装过程有助于我们更好地理解生命本身。本课题通过金属配位驱动制备两亲金属钳,进一步研究其在水中的自组装行为以及影响因素,探究了结构、环境和形貌的关系。
2、课题研究的现状及发展趋势
两亲性聚合物[10]是一类既拥有亲水性链段又拥有亲油性链段的高分子,一般用于表面活性剂、聚合物体系相容剂、分散剂中,在生产实践中备受人们的关注。其一般由2种或2种以上亲水和亲油性单体通过嵌段、接枝或者无规共聚等聚合方法制得,性能独特,但利用金属盐制备两亲性高分子的报道比较少见。
近年来,随着人们对高分子材料研究的不断深入, 对其要求也越来越高,开发拥有特殊性能的高分子材料是研究的热点之一。利用两亲性聚合物在选择溶剂中表现出微相分离,通过自组装形成多种形式的聚集体(如囊泡[11]、核-壳、胶束、纳米微球、纳米粒子等) 的这种优点[12],可将其应用于乳液制备、光学材料、聚合物药物载体等。
另外两亲型分子由于其同时具有亲水和疏水基团[13],它的组装在自然界和生物体中都是一种非常普遍的现象,和传统的两亲分子不同的超两亲分子是一类基于非共价键作用力,如pi;-pi;堆积,氢键作用[14],电荷转移等,形成的可逆的两亲化合物川。当它们在水中自组装时,由于其自身的可逆的非共价作用力特性,我们可以改变外界刺激来调节这些组装体的形貌。而两亲金属作为一类新型金属,其很多性质都处于未知状态,因此基于柱芳烃[15]的超两亲分子可能在性质和应用上有一些特别之处,这些都有待我们去研究和发现。
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