三种长链烷氧基苯甲酰基硫脲衍生物的合成及其凝胶行为

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N-取代苯甲酰基硫脲衍生物由于具有可与金属键合的强给电子基团(羰基和硫羰基)在配位化学中得到了广泛的关注。经研究证实,这类衍生物在生物活性、金属离子溶剂萃、液晶材料等领域有很重要的应用价值。由于化合物中含有电负性较大的S、O及N—H键,可将其应用于催化剂的制备、阴离子识别及离子传输等研究方向。此外,研究人员发现含有烷氧基团的N-取代苯甲酰基硫脲衍生物在液晶材料制备领域具有潜在的应用价值。其中,含有长链结构的此类化合物由于分子间长链的疏水作用具有良好的凝胶性能,且所含长链结构的位置与个数均对凝胶的形成有一定的影响。并且可以通过改变芳环上取代基的位置和个数来调控化合物的凝胶能力,利用小分子的自组装性质制备具有不同凝胶性质的小分子凝胶剂。通过长链烷氧基团的引入,可以利用分子中长链的分子间作用力或空间填充的性质形成凝胶,而不是由化合物中氢键所引起。因此,发展新型具有凝胶性质的N-取代苯甲酰基硫脲衍生物仍然是一个具有挑战的课题。

 低分子量凝胶在过去的几十年里备受广泛关注,不仅是因为他们多种多样潜在的应用价值,而是对凝胶形成机理的研究一直是欠缺的。在凝胶形成的过程中,凝胶分子主要通过非共价键自组装的方式结合,其中的非共价键作用主要包括:氢键、π-π相互作用、范德华力作用和偶极作用等。以氢键为例,糖类化合物、核酸、氨基酸及硫脲类凝胶剂在形成凝胶的过程中绝大多数都是以氢键作为主要结合方式。基于部分低分子量凝胶具有温度、pH、阳离子、光、电磁响应等感应性能,可在光电子设备、药物传递及控释、分子监测等领域作为新型功能材料。此外,利用小分子凝胶自组装的特殊性质,可以利用纤维状聚集体作为模板将溶剂、甚至化合物分子从凝胶中通过冻干蒸出去,可以得到金属纳米级微粒。为了扩充凝胶分子的种类,长链凝胶分子逐步被研究人员发现,特有的疏水作用赋予凝胶特有的性质。因此,随着科技的进步,越来越多的新型凝胶分子被研究人员引入至多个领域(如生物技术、催化、识别等),这也为新型具有特殊功能的小分子凝胶的制备提供了想法和动力。

      甘肃省河西走廊特色资源利用重点实验室曹成副教授以没食子酸和溴代十四烷为最初原料,经过烷基化、醇化、酸化及卤代得到中间产物1,化合物1与硫氰酸铵的混合物分别与对硝基苯胺、对硝基苯肼和2, 4-二硝基苯肼作用首次合成了三种长链烷氧基苯甲酰基硫脲衍生物234,并考察研究了这三种化合物的凝胶行为。结果表明,由于三个化合物NH键和硝基个数的差异,导致分子极性及聚集能力不同,形成凝胶的能力化合物2 > 3 > 4。不同化合物及溶剂形成凝胶的微观结构具有一定的差异。该类长链烷氧基苯甲酰基硫脲衍生物的开发对长链有机化合物的发展及凝胶制备领域均有潜在的参考及应用价值,课题组将继续开发长链烷氧基化合物并深入研究其性能。

DOI: 10.15952/j.cnki.cjsc.1005-1511.19265

基金项目:国家自然科学基金项目(21761011);甘肃省科技计划资助项目(18JR3RG205);甘肃省高校河西走廊特色资源利用重点实验室面上项目(XZ1202, XZ1601);河西学院第九批大学生科技创新项目(2019-119)

作者简介:籍向东(1987-),男,汉族,吉林白城人,博士研究生,主要从事阴离子受体的制备和识别工作。

通信联系人:曹成,博士研究生,副教授


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