《水相中分子鏈自組裝生成聚合物和納米管結構》是依託上海大學，由龔和貴擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：水相中分子鏈自組裝生成聚合物和納米管結構
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：龔和貴
- 依託單位：上海大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
本項目的核心是利用簡單離子輔助氫鍵，特別基於有機胱胺和羧基化合物生成的平面二齒結構單元，設計在水相中生成牢固的（robust）二聚體和環狀四聚體的基元結構，並將其套用於互補分子鏈的設計合成中，通過自組裝在水相生成一系列定義明確的（well-defined）的超分子聚合物和納米管結構。其意義在於針對氫鍵介導的自組裝在水相不易生成的前沿問題，提出一般解決方案。通過對基元結構和分子鏈的自組裝過程的研究為複雜超分子複合體（complex）在水相的設計合成提供理論基礎，從而為超分子化學的基礎研究提供原創性的貢獻，並最終為實現新型功能材料的製備，以及對國家在環境和生物等國民經濟可持續發展方面產生積極的意義。
結題摘要
本項目的目標是利用胍（guanidine）和羧酸（carboxylic acid）易於生成離子氫鍵介導的平面二齒結構為基礎來設計製備在極性溶劑特別是水相中穩定的強二聚體和環狀基元結構。以基元機構為基礎進一步製備極性溶劑中穩定的複雜超分子結構如聚合物和納米管等。項目的提出背景是針對當前在強極性溶劑，特別是水相中難於生成簡單離子氫鍵介導的穩定二聚體結構而提出的。 通過過去三年的探索，雖然我們在胍基和羧基化合物的製備、二聚體和環狀基元結構的製備和表征方面取得了一定的進展，並積累了大量的經驗，但由於設計和合成上（包括胍鹽的溶解性等）的挑戰，還沒有實現申請書中提出的比Schmuck發表的在水相中更強的二聚體基元結構(Ka =170 M-1 in water)。因此，雖然對固相中形成鏈狀超分子結構有較好的理解，但由於沒有獲得強的二聚體基元結構，在溶液中製備超分子聚合物還沒有成功。在環狀基元結構方面也還停留在相關機構的修飾方面，對其在固相和液相的結構表征以及在超分子納米管結構方面的套用也還沒有實質性的進展。 歸納起來我們在以下幾方面有一定的進展：（1）設計和製備了幾類胍和羧酸二聚體結構。其中鉗型結構在10%的水和DMSO溶液中的Ka = 1000 M-1，通過吡咯修飾後期望達到更強的鍵合。（2）在設計胍基和羧基二聚體基元結構時，意外發現當分子內的弱親核基團如二苯胺時，胍基容易被二苯胺的N進攻發生重排反應，生成螺旋結構。這為我們課題組目前正在合成其它更簡單新型的二胍結構提供了非常好的啟示。（3）獲取了許多二胍和二酸或zwitterionic離子型化合物在固相結構生成鏈結構的參數，以及胍和羧酸的結晶特性。包括由proline為基礎的helical結構。（4）對環狀基元結構的前體合成積累了較好的經驗，為下一步完成申請書中提出的表征內容大下了很好的基礎。
