缩醛类凝胶因子构效关系模型的研究

结题报告

项目介绍

AI项目解读

基本信息

批准号：
21276188
项目类别：
面上项目
资助金额：
80.0万
负责人：
宋健
依托单位：
天津大学
学科分类：
B0813.精细化工与专用化学品
结题年份：
2016
批准年份：
2012
项目状态：
已结题
起止时间：
2013-01-01 至2016-12-31

项目参与者：
冯荣秀；牛立博；樊凯奇；孙海军；田妥；陶乃敏；李晶晶；
关键词：
溶解度参数凝胶电解质凝胶预测模型凝胶机制凝胶因子

项目摘要

In recent years the research of low molecular weight gelator self-assembly mechanism in solvent has attracted a great deal of attention in supramolecular chemistry field. At present there is a lack of correlative reports about structure of gelator parameters quantitative study..In this projects a series of poly alcohol acetal derivatives as gelators are designed and synthesized. The products gelation properties are tested in organic solvent, ionic liquid and aqueous alkali gel electrolytes system. Gelation formation prediction model of gelator will be proposed by group contribution method. The relation model between structure of gelator and gelation properties will be studied in different solvent system. The relation between gelator structure parameters and solvent solubility parameters will be studied. New gelators will be designed and screened based on the gelation predicting model. New applications of these gelators are developed in ionic liquid and aqueous alkali gel electrolytes..Applying group contribution method in researching gel system, the construction of gelation formation prediction model has important scientific research value and can provide theoretical support for designing new gelators.

近年来低分子量凝胶因子在溶剂中自组装机制研究，成为超分子化学领域的研究热点，但目前没有对凝胶因子结构参数定量化进行研究的报道。.本课题设计一系列具有不同基团的多元醇缩醛衍生物凝胶因子，表征其在有机溶剂、离子液体和碱溶液电解质三种体系中的凝胶性能，采用基团贡献法构建凝胶因子可凝胶预测模型，在不同溶剂体系中研究凝胶因子结构与凝胶性能的关系，研究凝胶因子结构参数与溶剂性能参数之间关系。在凝胶预测理论模型的基础上，设计并合成新凝胶因子，研究其在离子液体和碱溶液电解质中应用。.将基团贡献法应用于凝胶体系研究，建立可凝胶性理论模型，可以为新型凝胶因子设计提供理论依据，具有重要的研究价值。

结项摘要

近年来低分子量凝胶因子在溶剂中自组装机制研究，成为超分子化学领域的研究热点。在凝胶因子研究领域的主要科学问题是：如何针对凝胶的特定应用，设计与筛选全新结构的凝胶因子；如何根据凝胶因子的结构，判断出对特定溶剂体系能否凝胶；开发凝胶因子有价值的实际应用。.本基金开发了有机磷(膦)酸-三聚氰胺类双组份凝胶因子，测定了在不同溶剂体系中的凝胶性能，研究了其自组装机理，及在混合溶剂中可凝胶溶剂预测模型。首次运用Flory-Huggins参数建立了一个数学模型来预测该凝胶因子在未知溶剂中的凝胶性能。发现溶剂的粘度对干凝胶的形貌和凝胶的相转变温度有重要影响。研究了1,3,2,4-二(3,4-二甲基苄基)-D-山梨醇(DMDBS)在各种有机溶剂中的凝胶行为，研究结果表明Teas参数可以用于预测此类凝胶因子在混合溶剂中的凝胶行为。测定了2,4-(3,4-二氯苄基)-D-山梨醇(DCBS)在乙醇与甲基环己烷混合体系中的凝胶行为，将Flory-Huggins参数用于预测DCBS在二元混合溶剂中的凝胶行为，拓宽了Flory-Huggins参数的应用范围。.研究了盐效应对于DCBS水凝胶性能的影响。研究了DCDBS在单一溶剂与混合溶剂中的凝胶行为及自组装机理，证明了溶剂极性可以控制凝胶纤维的螺旋组装。.使用DMDBS为凝胶因子，分别以十八烷、棕榈酸乙酯、十八醇和十四醇为有机相变材料，制备了新型储能相变材料，储能材料含量>94%，具有较高储能密度，且不易发生泄漏，添加膨胀石墨(EG)提高了其导热性能。通过计算Flory-Huggins参数，发现χ与干凝胶的纤维直径，复合相变材料的泄漏量及复合相变材料的储热性能均具有关联性，证明有机相变材料—凝胶因子间的相互作用影响了复合相变材料的热性能，有助于相变材料凝胶因子的筛选。.设计合成了几种具有刺激响应性的凝胶因子。制备了一种具有希夫碱官能团的山梨醇单缩醛凝胶因子，利用宏观的凝胶-溶胶变化，构建了具有四个不同的输入(温度，紫外线，pH，Cu2+离子)和多个输出(颜色和相态状态)的超分子凝胶逻辑门，这些结果表明该凝胶因子可作为凝胶逻辑电路的候选分子。发现山梨醇单缩(硝基芳)醛与山梨醇单缩(氨基芳)醛，通过电荷转移相互作用，组成了新型双组分智能的热致变色超分子凝胶。