[发明专利]一种基于硬脂酸和吡咯烷类衍生物的复合物构建溶致液晶的方法

说明书

本发明涉及一种基于硬脂酸和吡咯烷类衍生物的复合物构建溶致液晶的方法，依次包括以下步骤：（1）硬脂酸和吡咯烷类衍生物的复合物的制备；（2）硬脂酸和吡咯烷类衍生物的复合物的提纯；（3）用硬脂酸和吡咯烷类衍生物的复合物精品制备溶致液晶；本发明制备方法所需的复合物原材料和方法新颖，过程较为简单，原料基本是易得的试剂材料，成本低廉，易于操作，避免了有机合成方法制备表面活性剂的各种缺点，便于工业化生产与推广；制得的溶致液晶结构稳定，浓度范围广，可以用在材料合成、生物医药、食品和化妆品等各个领域。

技术领域

本发明属于软物质表面活性剂有序聚集体材料领域，具体涉及一种基于硬脂酸和吡咯烷类衍生物的复合物构建溶致液晶的方法。

背景技术

通过表面活性剂或双亲分子与各种溶剂配比，随着表面活性剂浓度的升高，会形成球形胶束、棒状胶束、层状和柱状胶束等各种胶束有序聚集体，胶束结构扩展可以形成各种溶致液晶，其中也可以形成柔性的蠕虫状胶束，各种囊泡有序聚集体结构等。表面活性剂溶液中的有序聚集体这一研究领域是由McBain及其课题组成员在实验工作的基础上提出的（McBain, J. W.; Salmon, C. S. J. Am. Chem. Soc., 1920, 42: 426-460.）随着日常和工业需求，这一研究领域发展迅速。在不同溶剂中，由于疏水亲水作用、氢键作用等作用力的存在，使表面活性剂的极性头基伸向极性溶剂如水，而非极性的头基则远离溶剂聚集形成一个非极性的微区，微相的分离的结果导致分子有序聚集体的形成。各种胶束、囊泡、液晶、微乳液等都属于有序聚集体结构。形成有序聚集体一方面需要分子具有足够的亲水性部分，如头基为离子型结构或多元醇结构。另一方面，亲疏水性也要合适，一般碳链太长，则容易发生分层，碳链太短则容易形成溶液而不易自组装。通过改变外界条件，如温度、电场、磁场，或外加其他试剂等可以实现对有序聚集体的制备和调控。有序聚集体一般至少一维具有纳米的结构，所有可作为微反应器等用于制备各种纳米材料，另外其也逐渐用在生物医药、纳米材料制备、能源科学、工业采油等各个方面。

作为一种双亲分子构建的有序聚集体，溶致液晶已经有很多的研究，在材料合成、生命科学、药物科学、食品和化妆品等各个方面都有应用。溶致液晶可以由单一表面活性剂在溶剂中自组装来形成，也可以通过加入其他组分，如具有一定表面活性的助表面活性剂，对溶致液晶的形成起到一定的辅助作用。溶致液晶可以看作是胶束的延伸，由胶束不断再聚集而形成的具有长周期的重复性结构，是比小的胶束聚集体更高级的双亲分子组装的有序分子聚集体。理论而言，溶致液晶的种类可以有很多，在实际中常见的种类比较有限，一般有三种：层状溶致液晶、立方溶致液晶和六方溶致液晶。（郭睿劼，张宝泉等，化学进展，2007，19(11)：1695-1701）层状相的溶致液晶形成是由于水与表面活性剂形成的分子层为层状结构排列，分子层的内部疏水部分相互溶解，亲水部分位于分子层的表面与水层接触并互溶；立方溶致液晶是在体系中以圆柱或球形的分子聚集体形成立方堆积结构形成；六方溶致液晶是由圆柱或球形的分子聚集体形成六方堆积结构形成。其中，水含量的变化也能引起以上各溶致液晶相态的转变。常见的用于构建溶致液晶的表面活性剂有烷基磺酸盐、油酸盐、铵基的化合物、脂肪酸盐、磷脂、糖鞘脂类化合物等，以上分子通过极性基团之间的静电作用力、疏溶剂作用、各部分的范德华力等作用形成各种溶致液晶。（Zhang, G.D.; Chen, X.; Zhao, Y. R.; Ma, F. M. J. Phys. Chem. B 2008, 112: 6578-6584;Bhowmik, P. K.; Nedeltchev, A. K.; Han, H., Liq. Cryst. 2008, 35 (6), 757-764. Colin R. BridgesMichael J. Ford. Formation and structure of lyotropicliquid crystalline mesophases in donor-acceptor semiconducting polymers. U.S.Patent: US20180033971A1, 2018.）