一種由杯芳烴構(gòu)筑的超分子水凝膠材料及其制備方法
【專利摘要】一種由杯芳烴構(gòu)筑的超分子水凝膠材料及其制備方法，所述超分子水凝膠材料由十二烷基修飾磺化杯[4]芳烴（SC4AD)與甲基紫精修飾聚乙烯醇通過(guò)超分子相互作用形成，制備方法是：在水溶液中，SC4AD自身聚集形成膠束，由于紫精和磺化杯芳烴的主客體鍵合能力，通過(guò)PVA-MV將SC4AD膠束交聯(lián)在一起，從而形成室溫下穩(wěn)定的超分子水凝膠。本發(fā)明利用磺化杯芳烴對(duì)紫精客體特定基團(tuán)的識(shí)別優(yōu)勢(shì)，通過(guò)簡(jiǎn)便可行的溶液混合方式，得到了一種室溫下穩(wěn)定的超分子水凝膠材料。與合成其它水凝膠的方法相比，該方法具有操作簡(jiǎn)單、產(chǎn)率高的優(yōu)點(diǎn)，是一種方便有效的制備水凝膠的方法。這種超分子水凝膠材料在材料領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。
【專利說(shuō)明】一種由杯芳烴構(gòu)筑的超分子水凝膠材料及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于智能材料【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是一種由杯芳烴構(gòu)筑的超分子水凝膠的制備 及應(yīng)用。

【背景技術(shù)】
[0002] 水是有機(jī)體的重要組成部分，水調(diào)解和調(diào)節(jié)著生物體內(nèi)復(fù)雜的生物過(guò)程(參見(jiàn)： L Fang，S. Basuj C. H. Sue, A. C. Fahrenbachj J. F. Stoddartj J. Am. Chem. 5bc. 2011，396-399.)。在水溶液中形成的凝膠，也就是水凝膠，自從上世紀(jì)五十年代 末開(kāi)始，合成水凝膠就被定義為一個(gè)重要的研究領(lǐng)域(參見(jiàn)E. A. Appel, J. del Barrio, X. J. Loh, 0· A. Scherman, CXe?. TfeF. 2012, ￥7, 6195-6214.)。這主要是由 于其具有非常廣泛的應(yīng)用，包括超吸水材料、化學(xué)及生物基質(zhì)、儲(chǔ)存材質(zhì)、生物藥物上的 物質(zhì)傳遞以及建造生物組織工程(參見(jiàn)：Μ· P. Lutolf，ifeter. 2009，& 451-453; (2) Κ· Y. Lee, D. J. Mooney,泛6?· Tfer. 2001，7似，1869-1879·)。由于，共價(jià)相互 作用交聯(lián)聚合物鏈段構(gòu)筑的水凝膠具有交聯(lián)密度不均勻，制備困難，透光性差等缺點(diǎn)，用特 殊的動(dòng)態(tài)非共價(jià)作用來(lái)交聯(lián)聚合物鏈段，發(fā)展了一個(gè)嶄新的方向-超分子水凝膠。這些水 相的聚合網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成了一類有趣的軟材料，這些材料存在吸引人的性質(zhì)比如刺激響應(yīng)性和自 修復(fù)性能，提升了它們的動(dòng)態(tài)性能以及現(xiàn)實(shí)應(yīng)用性(參見(jiàn)：L. Yu, J. Ding,5bc. TfeK 2008，J7，1473-1481)。這些材料有望被應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)相關(guān)研究并且能夠選擇性的 模仿人類組織的粘彈性（參見(jiàn)：M. de Loos, B. L. Feringa, J. H. van Esch，及/r. J Crg泛￡皿2005，3615-3631.)。因此，超分子水凝膠的發(fā)展受到人們的廣泛關(guān)注。
[0003] 然而，并非所有的非共價(jià)相互作用在水溶液中都是有效地，為了解決這一問(wèn)題， 水溶性的大環(huán)受體，例如環(huán)糊精、杯芳烴和葫蘆脲等，已經(jīng)被用來(lái)作為制備超分子水凝 膠的新方法（參見(jiàn)：J. W. Steed, J. A. Foster,也職見(jiàn) 2010，你， 6718-6724.)?；诟彼嵝揎椀谋璠4]芳烴的小分子水凝膠受到人們的廣泛關(guān)注（參 見(jiàn)：Τ. Becker, C. Y. Goh, F. Jones, M. J. Mclldowie, M. Mocerino, Μ. I. Ogden, Chem. Gommun. 2008, 33, 3900-3092; (2) C. Y. Goh, T. Becker, D. H. Brown, B. ff. Skelton, F. Jones, M. Mocerino, Μ. I. Ogden, Chem. Commun. 2011, 47, 6057-6059; (3) J. Zhang, D. S. Guo, L. H. Wang, Z. Wang, Y. Liu, Soft Mater. 2011, 7, 1756-1762)?；腔紵N是杯芳烴的一類重要的衍生物，有良好的水溶性，沒(méi)有溶血毒性， 具有廣泛的包結(jié)性質(zhì)?；腔紵N對(duì)紫精類客體較強(qiáng)的鍵合能力，為我們進(jìn)一步使用磺化 杯芳烴構(gòu)筑超分子水凝膠提供了理論依據(jù)(參見(jiàn)：Guo，D.-S.、Wang，L.-H.、Liu，Y. J Crg泛￡皿2007，7之7775-7778)。但是，基于磺化杯[4]芳烴的水凝膠還是鮮有報(bào)道。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是提供一種由杯芳烴構(gòu)筑的超分子水凝膠材料及其制備方法，該超 分子水凝膠材料是一類新型的凝膠材料。紫精與磺化杯芳烴的相互作用對(duì)凝膠的形成具有 決定性的作用。
[0005] 本發(fā)明的技術(shù)方案： 一種由杯芳經(jīng)構(gòu)筑的超分子水凝膠材料，由十二燒基修飾磺化杯[4]芳經(jīng)（SC4AD)與 甲基紫精修飾聚乙烯醇（PVA-MV)通過(guò)超分子相互作用形成，其構(gòu)筑基元的具體結(jié)構(gòu)如下：

【權(quán)利要求】
1. 一種由杯芳經(jīng)構(gòu)筑的超分子水凝膠材料，由十二燒基修飾磺化杯[4]芳經(jīng)（SC4AD) 與甲基紫精修飾聚乙烯醇（PVA-MV)通過(guò)超分子相互作用形成，其構(gòu)筑基元的具體結(jié)構(gòu)如 下：
2. -種權(quán)利要求1所述由杯芳烴構(gòu)筑的超分子水凝膠的制備方法，由十二烷基修飾磺 化杯[4]芳烴（SC4AD)與甲基紫精修飾聚乙烯醇通過(guò)超分子相互作用形成，具體方法是： 1) 十二烷基修飾磺化杯[4]芳烴（SC4AD)的制備 將杯[4]芳烴溶于乙腈中，加入氫化鈉，氮?dú)獗Ｗo(hù)下加熱回流0.5小時(shí)以上，然后加入 溴代十二烷烴，繼續(xù)回流48小時(shí)，冷卻至室溫后過(guò)濾并旋干溶劑，加入二氯甲烷溶解，分別 用0. 2mol/L鹽酸和蒸餾水洗滌有機(jī)相3-5次，再加入無(wú)水硫酸鈉干燥8-10小時(shí)，過(guò)濾出干 燥劑，濃縮后的粗產(chǎn)物溶液用硅膠柱分離，洗脫劑為體積比為1:1的二氯甲烷-石油醚溶 液，得到白色的十二烷基修飾杯[4]芳烴； 上述得到的十二烷基修飾杯[4]芳烴固體溶于氯仿，加入氯磺酸，室溫反應(yīng)4小時(shí)，蒸 發(fā)掉氯仿，加水溶解用IM的氫氧化鈉溶液將所得溶液的pH調(diào)至中性，旋干溶劑，將所得固 體用水-乙醇重結(jié)晶，得到白色十二烷基修飾磺化杯[4]芳烴（SC4AD); 2) 超分子水凝膠材料的制備 將SC4AD、甲基紫精修飾聚乙烯醇（PVA-MV)分別溶解于蒸餾水中，分別制備成濃度均 為0. 025g/mL的溶液；將相同體積的兩種溶液以0. 5-lmL /min的速率分別同時(shí)滴加到試 劑瓶中，震蕩搖勻、靜置30秒即可制得超分子水凝膠。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于：所述杯[4]芳烴、乙腈、氫化鈉、溴代十二 烷烴和二氯甲烷的用量比為lmol: 15L :4.25mol:5mol:37.5L。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于：所述十二烷基修飾杯[4]芳烴、氯仿、氯 磺酸的用量比為lmol:3L:4. 25mol。
【文檔編號(hào)】C08L29/04GK104211970SQ201410459907
【公開(kāi)日】2014年12月17日 申請(qǐng)日期:2014年9月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月11日
【發(fā)明者】劉育, 王鯤鵬, 郭東升, 王以軒 申請(qǐng)人:南開(kāi)大學(xué)