[发明专利]一种高热稳定性超分子有机凝胶及其制备

说明书

本发明公开了一种凝胶因子和以该凝胶因子形成的高热稳定性超分子有机凝胶，所述凝胶因子为具有以下结构通式（I）的化合物：将所述凝胶因子溶解在低极性有机溶剂中，冷却并静置后，能够形成凝胶‑溶胶相转变温度80℃以上的具有高热稳定性的超分子有机凝胶，且超分子有机凝胶的性能稳定，室温下放置2个月依然能保持稳定的凝胶状态。

技术领域

本发明属于超分子化学和功能材料技术领域，涉及一种超分子有机凝胶，特别是涉及一种具有高热稳定性的超分子有机凝胶，以及该超分子有机凝胶的制备方法。

背景技术

作为一种特殊的功能软材料，超分子凝胶近年来受到了广泛关注。

与传统化学凝胶依靠单体间共价键交联形成三维网状结构不同，超分子凝胶是由低分子量凝胶因子在水或有机溶剂中依靠非共价键作用（氢键、范德华力、π-π堆叠作用、疏水作用等）自组装形成形态各异的一维有序结构，并进一步相互缠绕堆积形成的三维网状结构。同时，该三维网状结构可以固定大量的溶剂，进而形成超分子水凝胶或超分子有机凝胶。其中，超分子有机凝胶因其排列有序的纳米结构，优异的环境响应性和神奇的热可逆性行为，在有机催化、化学传感器、智能材料、离子检测等领域有着巨大的应用潜力。

巨大的应用潜力推动了关于超分子有机凝胶更为广泛的探索。然而，随着大量的超分子有机凝胶被报道，超分子有机凝胶普遍呈现出较低的热稳定性，凝胶-溶胶相转变温度远低于其溶剂本身沸点的问题也被显现出来。这是因为有机凝胶一般需要依靠多种非共价键作用力的协同作用才能自组装形成超分子。随着温度升高，凝胶因子的热运动加剧，溶解度增大，凝胶因子间的非共价作用力减弱，超分子结构坍塌，导致宏观上的凝胶溶胶化现象，这在很大程度上制约了其作为功能软材料的使用。

例如，Escuder和Miravet等(J.A.C.S., 2009, 32, 11478-11484.)报道了一种双脯氨酸衍生物凝胶因子用于催化溶剂与芳香醛的Henry反应。该凝胶因子只有在自组装形成的纤维网络结构时才有效，当反应温度高于其凝胶-溶胶相转变温度时，溶液态的凝胶因子不能催化Henry反应。然而，令人沮丧的是，该凝胶因子在0.03mol/L的硝基乙烷溶剂中，其凝胶-溶胶相转变温度只有35℃。

尽管人们进行了长期的研究，但是目前还没有简单有效的提高有机凝胶热稳定性的方法。现在的高热稳定性超分子有机凝胶主要通过两种途径获得：一是大量合成新的凝胶因子，测定其凝胶能力和热稳定性，从而筛选出热稳定性优异的凝胶因子；二是对已有的凝胶因子进行改性，通过引入更多能提供非共价相互作用的基团来提高有机凝胶的热稳定性。

第一种方法的偶然性强，没有规律可循，很难有效的设计和制备出高热稳定性的超分子有机凝胶。第二种方法针对性较强，相比第一种方法要有效的多。但即使如此，通过这种引入非共价相互作用基团的方法也常常难以得到高热稳定性的超分子有机凝胶。而且为了提高热稳定性，常常引入不止一种基团，导致凝胶因子的化学结构变得复杂，合成步骤增多，加大了制备的难度。

因此，目前的超分子有机凝胶还存在两个关键性问题：一是超分子有机凝胶的热稳定性较差，使用温度受到限制；二是高热稳定性凝胶因子的设计非常困难，现有报道的高热稳定性有机凝胶因子还很少。针对现有问题，发展热稳定性高、结构简单、合成简易的有机凝胶因子就具有十分重要的意义和应用前景。

Thoms等(Chemishes Zentralblatt, 1921, 82, 489)报道了一种化合物N-苯基-12-羟基硬脂酸酰胺，但仅涉及了其化学结构，并未涉及该化合物在凝胶方面的性能。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种能够形成高热稳定性的超分子有机凝胶的凝胶因子。

本发明的目的之二是提供一种具有高热稳定性的超分子有机凝胶，所述超分子有机凝胶的凝胶-溶胶相转变温度最高可以达到100℃。

本发明的目的之三是提供所述凝胶因子的制备方法。