[发明专利]一种PDA超分子凝胶的制备方法及其运用

说明书

本发明提供了一种聚二乙炔PDA超分子凝胶的制备方法并检测了其对温度、溶剂和pH的响应，该凝胶的制备过程为：将十二烷二酸在1‑(3‑二甲氨基丙基)‑3‑乙基碳二亚胺盐酸盐EDC和N‑羟基琥珀酰亚胺(NHS)的体系下活化，然后与组胺盐酸盐在N,N‑二甲基甲酰胺DMF中加入三乙胺TEA，碱性下酯化反应合成带咪唑基团的凝胶因子，并与10,12‑二十五碳二炔酸PCDA通过非共价键在有机溶剂中组装形成凝胶。本发明制备的凝胶，可以在多种有机溶剂中稳定存在，在照射254nm紫外光时发生拓扑聚合形成蓝色凝胶，并能响应于温度、溶剂和pH且发生由蓝转红的颜色转变，将其制作成试纸，对pH响应简单明了。

技术领域

本发明属于超分子凝胶领域，具体涉及一种PDA超分子凝胶的制备方法及其运用。

背景技术

超分子凝胶化，是指低分子量的分子通过非共价键如氢键，静电反应和п―п堆积等弱相互作用力固定水或溶剂，自组装形成纠缠的纳米结构。超分子凝胶作为一种重要的智能软材料，具有许多独特的特性和功能，使其成为传感器，光学开关，超分子催化，生物材料和药物控释等领域的理想选择。特别是随着一些环境刺激的引入，超分子凝胶可能经历一些物理或化学变化，表现出多刺激响应，说明其在生化传感中的应用前景。杨鑫等人报道了“多重刺激响应性豆甾醇衍生物小分子凝胶因子、有机凝胶及其制备方法”(公开号：CN108440634A)。该发明首次以具有刚性骨架的豆甾醇作为凝胶因子构筑母体，以甘氨酸为连接臂，以含有氧化活性基团的二茂铁作为反应基团，通过酯化、脱叔丁氧羰基、酰胺化三步合成反应制备了豆甾醇基甘氨酸二茂铁酰胺凝胶因子，该有机凝胶材料除了具有原本引入二茂铁基团所期望获得的氧化刺激响应外，还具有触变性、超声响应、热响应、醇溶剂刺激响应的性质，在传感器和溶剂识别等方面有潜在的价值。杨勇等人报道了“一种双二肽结构超分子凝胶因子及其制备方法”(公开号：CN106188222A)，采用脂肪族长链二胺或芳香族二胺对两分子缬氨酸进行偶联，得到双缬氨酸二胺衍生物；采用芳香族甲醛与手性氨基酸进行席夫碱制备和还原，得到手性氨基酸芳烃衍生物，经过酰胺缩合将双缬氨酸二胺衍生物和手性氨基酸芳烃衍生物进行偶联，得到双二肽结构超分子凝胶因子，并能在多数有机溶剂中自组装形成超分子凝胶，且形成的超分子凝胶对金属离子、温度、应力刺激均具有响应性，可用于传感器、缓释、吸附等领域。

PCDA是端基为羧基的二炔酸，通常在不存在任何光引发剂的情况下，通过UV光照射，有序排列的丁二炔(DA)单体会发生拓扑聚合，在紫外可见光谱上640nm处出现最大吸收峰，对应于蓝相的PDA。对于1,4-加成聚合，DA衍生物的排列中严格的空间条件是必要的，而目前关于在凝胶相中制备的PDA材料，特别是超分子凝胶的报道很少。为了与PCDA组装形成凝胶，设计合成具有咪唑基团的凝胶因子，因为羧酸与咪唑之间可以通过分子间非共价相互作用力形成凝胶。

调研发现已经设计研究了大量的凝胶因子形成单组分凝胶，现在对双组分和多组分凝胶也越来越感兴趣。它们不仅具有每个凝胶因子的所有优点，而且会有更加灵活的特性。由于在凝胶化过程中凝胶因子的分子结构和摩尔比都可以改变，因此凝胶的性质是可调和可控的，这赋予了凝胶新的独特性。但是凝胶因子丁二炔衍生物的合成却是困难的，其运用更是很少涉及。

发明内容

鉴于以上所述，本发明的目的在于提供一种利用自合成的凝胶因子与二乙炔通过非共价键形式进行组装，将各种官能团以简单的方式整合到纳米结构中，制备形成PDA超分子凝胶，并将得到的PDA超分子凝胶与普通滤纸结合，在紫外光的照射下得到含PDA超分子凝胶的比色试纸，便于保存且检测方便。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种PDA超分子凝胶的制备方法，包括以下步骤：