[发明专利]一种氧化还原刺激响应型小分子凝胶剂因子及其制备方法

说明书

本发明公开了一种氧化还原刺激响应型小分子凝胶剂因子及其制备方法。本发明的凝胶剂因子由卤代烷基羧酸和胆固醇为原料制备，其在戊醇、己醇、苯甲醇、辛醇、乙酸乙酯、正己烷、正庚烷、正辛烷、正癸烷、十二烷中可以形成有机凝胶，与氧化剂作用后，硒醚结构被氧化成硒亚砜结构，有机凝胶被瓦解；在加入还原剂后，硒亚砜结构被还原成硒醚结构，重新形成有机凝胶，具有氧化还原刺激响应性能。本发明的凝胶剂因子生物相容性好，对多种化合物具有氧化还原刺激响应性能，合成方法简单，产物纯度高，而且该凝胶剂因子在醇类溶剂、烷烃类溶剂等溶剂中均能形成有机凝胶，其在机电软材料、人造肌肉、电流变液等领域具有广泛的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种氧化还原刺激响应型小分子凝胶剂因子及其制备方法，属于材料化学技术领域。

背景技术

近几年来，有机凝胶成为了凝胶领域的主要研究方向，它是通过共价键作用包括氢键作用、配位作用、疏水作用、π-π堆积作用、范德华力等将凝胶因子和各种溶剂进行自组装形成凝胶，而有机凝胶剂及其形成的智能响应体系引起了人们的极大兴趣和广泛关注，在一定的外界刺激下，这些功能性化合物的结构发生可逆的变化，也就是在一定的环境刺激下体系的稳定性可以被智能调控，这些刺激响应的有机凝胶，为设计、制备出对外部环境改变而迅速做出反应的人工智能材料提供了广阔的前景。

胆固醇又可以被称为胆甾醇，胆固醇分子的环为椅式构象是由三个六元环和一个五元环并在一起组合而成，其中六元环皆为反式组合，虽然胆固醇具有多个多元环，但是可以被修饰的位点非常少，只有一个羟基和双键，通常情况下的修饰都在3位羟基上，通过氨基甲酯键或者酯键连接其他的基团.这就为将胆固醇分子引入凝胶体系中提供了便利的条件，又根据C3的手性原则，发现胆固醇分子有R构型和S构型两种构型，由于胆固醇具有刚性骨架和多手性中心，并且有良好的片层堆积能力，所以可以被广泛应用于合成液晶材料以及小分子胶凝剂中，虽然胆固醇分子中所带有的芳香基团并不是形成凝胶所必须的条件，但是也就是此芳香基团能够精细的调节自组装超分子结构中分子的组织排列顺序，从而来调节操控凝胶材料的自组装性质。

其中，尤其是设计智能型有机凝胶的研究方面一直是科学界关注的热点，那么一般采取的设计手段是在胆固醇结构上接入可以被调控的基团亦或是可以发生特定反应的基团，从而制备出可以进行感光、热感应、离子响应等刺激响应的智能型有机凝胶，从而使凝胶具有不同的性能，当然，与其他类型的刺激响应性有机凝胶相比，含有胆固醇的这类凝胶除具备上述的特点外，还有能够形成凝胶的有机溶剂种类相对比较广泛、在生命体中具有潜在应用性等方面发挥着巨大的优势。

氧化还原响应型凝胶在构筑机电软材料、人造肌肉、电流变液等领域具有广泛的应用前景。目前常见的氧化还原响应型有机凝胶通常是基于四硫富瓦烯和二茂铁等基团的化合物形成。上述氧化还原凝胶因子合成步骤繁琐，部分化合物有较大毒性，调节凝胶剂因子的氧化还原反应试剂或手段较单一。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种氧化还原刺激响应型小分子凝胶剂因子及其制备方法。

本发明的第一个目的是提供一种氧化还原刺激响应型小分子凝胶剂因子，结构式如下：

其中，R为4到18个碳原子的直链或支链、饱和或不饱和、含羰基或不含羰基的烷基。

该凝胶剂因子与氧化剂作用后，硒醚结构被氧化成硒亚砜结构，而在加入还原剂后，硒亚砜结构被还原成硒醚结构，即凝胶剂因子具有氧化还原刺激响应性能。

本发明的第二个目的是提供所述的氧化还原刺激响应型小分子凝胶剂因子的制备方法，包括如下步骤：

(1)联硒反应：卤代烷基羧酸与硒盐，在5-100℃有机溶剂中反应1-24小时，反应后收集有机溶剂层得到烷基羧酸硒醚；

(2)酯化反应：向步骤(1)所得的含有烷基羧酸硒醚的有机溶剂中，加入胆固醇，在-5-50℃下反应30-40小时，反应后过滤得到胆固醇硒醚。