[發(fā)明專利]一種有機(jī)小分子凝膠因子及其應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110393507.4
• 申請日: 2011-12-01
• 公開（公告）號: CN102516346A
• 公開（公告）日: 2012-06-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 易濤;張明明
• 申請（專利權(quán)）人: 復(fù)旦大學(xué)
• 主分類號: C07J41/00
• 分類號: C07J41/00;C10L1/224
• 代理公司: 上海正旦專利代理有限公司 31200
• 代理人: 張磊

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于超分子化學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及到一種新型有機(jī)小分子凝膠因子及其合成過程以及該有機(jī)小分子凝膠因子通過超分子自組裝作用在加熱和超聲的作用下使乙醇在溶液態(tài)和凝膠態(tài)之間實(shí)現(xiàn)反復(fù)可逆轉(zhuǎn)變的方法。

背景技術(shù)

有機(jī)凝膠因子(Gelator)通過分子與分子之間的氫鍵，π-π堆積，范德華力以及其它非共價(jià)鍵相互作用能使數(shù)千倍于自身個(gè)數(shù)的溶劑分子凝膠化。此類凝膠具有固態(tài)的流變學(xué)特性，可以防止液體的自由流動，并且在合適的外界刺激下，能夠在凝膠態(tài)和溶液態(tài)之間實(shí)現(xiàn)可逆轉(zhuǎn)化。近年來隨著石油資源的枯竭，汽油價(jià)格的上漲，溫室氣體的大量排放所帶來的環(huán)境問題，促使綠色可再生循環(huán)乙醇燃油的大量生產(chǎn)，僅2009一年全球乙醇燃油的總產(chǎn)量已達(dá)到739億升，如此大量的乙醇在存儲和運(yùn)輸過程中的安全性問題成為當(dāng)今研究的熱點(diǎn)之一。而我們設(shè)計(jì)的有機(jī)凝膠材料為解決此問題提供了一種簡單可行的方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供的有機(jī)小分子凝膠因子結(jié)構(gòu)如下圖所示，兩端是疏水性的基團(tuán)(金剛烷基和膽甾基團(tuán))，中間是親水性基團(tuán)(由三個(gè)酰胺鍵相連)：

分子通式為：[C₁₀H₁₅-NHCO-(CH₂)₂-NHCO-(CH₂)₂-NHCOO-(C₂₇H₄₃)]；

本發(fā)明的目的在于通過有機(jī)小分子的超分子組裝在超聲和加熱的外部作用下使得乙醇燃油在溶液態(tài)和凝膠態(tài)之間實(shí)現(xiàn)可逆轉(zhuǎn)變，從而為提高乙醇燃油在存儲和運(yùn)輸過程中的安全性提供了一種簡單可行的方法。

本發(fā)明中，上述化合物的制備方法如下：將膽甾酰氯與金剛烷的氨基酸或胺類衍生物反應(yīng)獲得目標(biāo)化合物。具體合成步驟為：金剛烷胺的鹽酸鹽在含有少量三乙胺，pH?7到8的二氯甲烷溶液中與一端被叔丁氧羰基保護(hù)、另一端被N-羥基琥珀酰亞胺活化的β-丙氨酸反應(yīng)生成化合物2。化合物2在三氟乙酸的二氯甲烷溶液中脫去叔丁氧羰基基團(tuán)，在含有少量三乙胺，pH?7到8的二氯甲烷溶液中與一端被叔丁氧羰基保護(hù)另一端被N-羥基琥珀酰亞胺活化的β-丙氨酸反應(yīng)生成化合物3。化合物3在三氟乙酸的二氯甲烷溶液中脫去叔丁氧羰基基團(tuán)，在含有少量三乙胺的二氯甲烷溶液中與膽甾酰氯反應(yīng)生成最終產(chǎn)物化合物1。合成方法簡單。分子中的酰胺很容易形成氫鍵而形成超分子聚集體；連接金剛烷和膽甾的酰胺或中間不同長度的碳鏈不僅控制了凝膠對超聲的敏感程度而且增強(qiáng)了該化合物在有機(jī)溶劑中的相互作用。此外，這類化合物在加熱冷卻和超聲處理后所形成的凝膠具有不同的最低成膠濃度，加熱冷卻形成凝膠的最低成膠濃度為40mg/mL，小于此濃度為絮狀沉淀，超聲后該凝膠因子形成凝膠的濃度降至15mg/mL。合成路線如下：

本發(fā)明所使用的方法如圖1所示，在乙醇溶液中加入有機(jī)小分子凝膠因子(凝膠因子的濃度范圍在35mg/mL至15mg/mL)，加熱全溶變成澄清透明的溶液，在超聲的作用下此溶液轉(zhuǎn)變?yōu)槿榘咨哪z，倒置不流動。將此凝膠加熱，待變成澄清透明溶液后，在室溫下放置十分鐘，發(fā)現(xiàn)在瓶子的底部有白色沉淀析出，過濾除去濾液，將此白色沉淀稱重，計(jì)算得此凝膠因子的回收率在0℃和25℃時(shí)分別為89.53％，82.27％，回收后的凝膠因子可配成濃度在35mg/mL至15mg/mL的乙醇溶液，加熱，超聲，使其凝膠化，繼續(xù)下一次使用。從而通過上述步驟實(shí)現(xiàn)乙醇溶液在溶液態(tài)和凝膠態(tài)之間的反復(fù)可逆循環(huán)，凝膠因子可以通過沉淀過濾反復(fù)使用。

附圖說明

圖1：乙醇凝膠通過超聲和加熱冷卻在凝膠、溶膠和沉淀間轉(zhuǎn)換。

圖2：經(jīng)多次反復(fù)超聲/加熱后室溫(a)和0度(b)時(shí)的回收率。

圖3：化合物在乙醇中形成沉淀(a)及超聲之后得到的凝膠(b)的掃描電鏡圖

具體實(shí)施方法

下面用實(shí)例進(jìn)一步說明凝膠化合物的制備方法。下述所有原料可以是自制或市售。

化合物2的制備過程已有報(bào)道，見參考文獻(xiàn)1。

化合物3的制備