● 摘要
在过去的十几年中，人们对小分子有机胶凝剂的设计、合成和所形成的 物理凝胶进行了广泛深入的研究。有机凝胶是由胶凝剂和有机溶剂形成的一类软 固体材料，其中胶凝剂分子通过氢键、疏溶剂、范德华力、静电、配位、偶极、 或π－π堆积等特殊的弱相互作用自组装形成一维结构，这些一维结构经过交联缠绕 而形成三维网络结构，从而使有机溶剂凝胶化。与传统的化学交联得到的高分子 凝胶不同，小分子有机凝胶在本质上属于物理凝胶，因而具有一些独特的性质， 在传感、先进材料制备、药物固定化和缓释等领域具有潜在的应用价值。 胆固醇是一种已知的天然产物，具有其它化合物所不具备的结构特征。已经 证明胆固醇衍生物是一类很好的小分子有机胶凝剂。以胆固醇衍生物胶凝剂为研 究对象，本论文包括以下三部分内容： 第一部分通过三步反应，将不同的氨基酸残基引入ALS类化合物的连接臂部 分得到了六种不同的最终产物：9,10-葸醌-2-甲酰-甘氨酸胆固醇酯、9,10-二甲氧基 葸-2-甲酰-甘氨酸胆固醇酯、9,10-葸醌-2-甲酰-L-丙氨酸胆固醇酯、9,10-葸醌-2-甲 酰-D-丙氨酸胆固醇酯、9,10-葸醌-2-甲酰-L-苯丙氨酸胆固醇酯、9,10-葸醌-2-甲酰 -D-苯丙氨酸胆固醇酯；同时得到了其它十种胆固醇衍生物中间产物。利用元素分 析、1HNMR和IR等技术对这化合物的组成和结构进行了表征，得到了比较满 意的结果，为以后系统地研究胆固醇衍生物的胶凝行为打好了基础。 第二部分系统考察了六种新型ALS型小分子对常见有机溶剂的胶凝能力。证 明连接臂结构的细微改变对ALS类胶凝剂的胶凝能力具有显著的影响。以9,10－ 葸醌－2－甲酰甘氨酸胆固醇酯/乙酸凝胶体系为例，通过凝胶一溶胶相转变温度测定和 SEM、AFM观察详细研究了其与乙酸所形成凝胶的性质，发现在此凝胶体系中存 在微米尺度的管状结构和纳米尺度的螺旋纤维两种完全不同的结构。根据SEM和 AFM观察的结果结合已有的文献报道，提出了可能的成胶机理。 第三部分研究了五种氨基酸胆固醇酯盐酸盐的胶凝情况，发现氨基酸胆固醇 酯盐酸盐是更好的小分子胶凝剂，能使许多有机溶剂胶凝化。氨基酸结构的细微 差别对此类胶凝剂的胶凝行为影响非常明显。以甘氨酸胆固醇酯盐酸盐为例，对 这类化合物的胶凝性质进行了较为详细的研究。通过三乙胺滴定实验、凝胶相转 变的酸碱循环实验说明胶凝剂的盐酸盐形式对凝胶形成至关重要，同时发现辛醇 凝胶体系在酸碱交替作用下，能够发生可逆的相转变，利用这一点或许可以设计 酸性或碱性气体的传感器。对凝胶微结构的研究结果表明不同外观的凝胶具有不 同的微观结构。发现乙醇凝胶体系的聚集体结构为空心超结构，而辛醇凝胶体系 的聚集体结构是更为细小均匀的带状结构，这为利用凝胶模板法制备相关材料提 供了可能。对L-苯丙氨酸盐酸盐的单晶结构研究发现，分子之间同时存在氢键和 范德华堆积作用两种超分子相互作用。对此化合物单晶结构的精确测定有助于深 入理解此类化合物的超分子相互作用。