Category of Research Project：广东省自然科学基金-自由申请
list of participants ：黄哲钢、黄利平、巫珊珊、张玲玲、谢思颖、包思涵
beginning and ending dates ：2017.5.1-2020.5.1
生物体系可以精确地利用非共价键相互作用形成高度有序的功能组装体，设计与合成具有自组装能力的分子、研究分子间相互作用及其协同效应以及构建具有不同化学和物理性质的功能超分子体系是超分子科学的研究热点。设计和合成纳米级别刺激响应性的分子使得人们能够可逆的通过外界刺激来控制和改变体系的宏观物性，因而其在物理、化学、材料、生物等领域都有着广泛的应用前景。在这类响应性物质中，能够实现介孔转化的纳米球状结构，可以作为药物输送和纳米反应的载体，在生物化学和材料科学领域中受到广泛关注。由脂类、短肽和嵌段共聚物的组装形成的介孔球，由于弱的组装驱动作用，经常在环境刺激下溶解成单分子，具有较弱的结构稳定性，对应用领域具有一定的局限性。刚柔芳香两亲分子具有共轭的刚性嵌段和容易弯曲的柔性嵌段，使其在外界环境的改变下能够迅速响应进行分子几何构型转换，在组装结构之间进行相互转换，具有较高的结构稳定性。因此，设计和合成结构可控的刚柔芳香两亲分子在智能刺激响应材料领域具有重要的意义。刚柔嵌段超分子中通过调节刚柔体积比、刚棒的各向异性和柔性链的横截面积等这参数之间的协同作用，可以调控组装体的结构和性能。我们从优化分子结构入手，设计和合成盐智能型两亲性芳香分子。通过盐的浓度变化调节分子的亲水能力，实现芳香性嵌段的三维有序到二维有序结构，通过三维芳香嵌段的组装制备介孔球体，通过二维芳香嵌段的组装制备实心的纤维。为了调控芳香嵌段的几何构型设计合成四联苯取代的咔唑。咔唑的中心氮原子被SP2杂化，可以形成较大的共平面结构。如果氮原子被芳香基取代，咔唑平面和取代的芳基平面内存在较多的电子分布，共平面结构得到破坏。由此本课题通过咔唑和多重联苯共轭制备C2-、C3-对称性螺旋桨芳香嵌段，研究螺旋桨的可控共平面性质。另外，为了赋予分子的两亲性子，螺旋桨的两个末端引入聚环氧乙烷嵌段，通过盐的浓度调控聚环氧嵌段和水的相互作用，实现嵌段的亲水和疏水调控。借用紫外可见光谱、荧光光谱等实验手段考察不同盐浓度环境中芳香嵌段的共平面能力，利用透射电镜、原子力显微镜研究三维和二维芳香嵌段的组装结构，利用动态光散射和表面吸附手段研究介孔结构。我们希望借助这种结构与功能可以调控芳香嵌段的几何构型和聚集结构，制备智能介孔球状组装体，并借助介孔的软结构进行疏水性分子和药物的装载和释放性能研究，最终为智能输送药物提供一种新的方法。