淺談超分子自組裝ppt課件

1、1淺談超分子自組裝淺談超分子自組裝;.目錄4.未來(lái)前景未來(lái)前景3.研討現(xiàn)狀研討現(xiàn)狀5.參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn)1.簡(jiǎn)簡(jiǎn) 介介2.研討背景研討背景21.超分子自組裝簡(jiǎn)介超分子自組裝簡(jiǎn)介 超分子自組裝是分子與分子在一定條件下，依賴非共價(jià)鍵分子間作用力自發(fā)超分子自組裝是分子與分子在一定條件下，依賴非共價(jià)鍵分子間作用力自發(fā)銜接成構(gòu)造穩(wěn)定的分子聚集體的過(guò)程，經(jīng)過(guò)分子自組裝我們可以得到具有新銜接成構(gòu)造穩(wěn)定的分子聚集體的過(guò)程，經(jīng)過(guò)分子自組裝我們可以得到具有新奇的功能和特性的自組裝資料遭到研討者廣泛的注重和研討。奇的功能和特性的自組裝資料遭到研討者廣泛的注重和研討。3組成超分子的分子間作用力的類型組成超分子的分子間作

2、用力的類型v 靜電作用靜電作用 如偶極子如偶極子偶極子之間作用。偶極子之間作用。v 氫鍵氫鍵 如如XH Y(X,Y = O, F, N,C, Cl)。v 芳香堆積作用芳香堆積作用v 疏水效應(yīng)疏水效應(yīng) 溶液中疏水基團(tuán)或油滴的相互聚集，將添加溶液中疏水基團(tuán)或油滴的相互聚集，將添加 v 溶液中水分子間的氫鍵數(shù)量。溶液中水分子間的氫鍵數(shù)量。4非共價(jià)鍵力屬于弱相互作用，怎樣自組裝成穩(wěn)定有序?qū)嶓w？非共價(jià)鍵力屬于弱相互作用，怎樣自組裝成穩(wěn)定有序?qū)嶓w？自組裝動(dòng)力：分子間弱的相互作自組裝動(dòng)力：分子間弱的相互作用力的協(xié)同作用，為分子自組裝用力的協(xié)同作用，為分子自組裝提供能量。提供能量。自組裝導(dǎo)向：分子在空間的互補(bǔ)

3、自組裝導(dǎo)向：分子在空間的互補(bǔ)性，也就是說(shuō)要使分子自組裝發(fā)性，也就是說(shuō)要使分子自組裝發(fā)生就必需在空間尺寸和方向上到生就必需在空間尺寸和方向上到達(dá)分子重排要求。達(dá)分子重排要求。自組裝發(fā)自組裝發(fā)生條件生條件自組裝動(dòng)自組裝動(dòng)力力自組裝導(dǎo)自組裝導(dǎo)向向5分子識(shí)別對(duì)超分子自組裝的影響分子識(shí)別對(duì)超分子自組裝的影響分子識(shí)別：指給定受體主體與底物客體選擇性結(jié)分子識(shí)別：指給定受體主體與底物客體選擇性結(jié) 合并產(chǎn)生某些特定功能的過(guò)程。合并產(chǎn)生某些特定功能的過(guò)程。Scheme 1 Cartoon representation of the formation of a linearsupramolecular polym

4、er from the self-organization of monomer1Xuzhou Yan, Mi Zhou, Jianzhuang Chen. Chem. Commun., 2021, 47, 70867088.6影響：利用分子彼此間的識(shí)別影響：利用分子彼此間的識(shí)別 、 結(jié)合特征結(jié)合特征 ，從中發(fā)掘高，從中發(fā)掘高 效效 、高選擇性的功能、高選擇性的功能 。 假設(shè)將具有識(shí)別部位的多個(gè)假設(shè)將具有識(shí)別部位的多個(gè) 分子組合，彼此便尋覓最安定分子組合，彼此便尋覓最安定 、 最接近的位置最接近的位置 , 并并 構(gòu)成超越單個(gè)分子功能的高次構(gòu)造的聚集體。構(gòu)成超越單個(gè)分子功能的高次構(gòu)造的聚集體。7

5、2. 研討背景研討背景超分子自組裝利用非共價(jià)鍵之間的動(dòng)態(tài)可逆的過(guò)程，不僅表超分子自組裝利用非共價(jià)鍵之間的動(dòng)態(tài)可逆的過(guò)程，不僅表現(xiàn)出傳統(tǒng)聚合物的性質(zhì)，而且還具有新的構(gòu)造和功能，如可現(xiàn)出傳統(tǒng)聚合物的性質(zhì)，而且還具有新的構(gòu)造和功能，如可降解性，刺激性呼應(yīng)和自愈性，使他們成為智能資料的出色降解性，刺激性呼應(yīng)和自愈性，使他們成為智能資料的出色候選人，吸引了越來(lái)越多人們的關(guān)注。候選人，吸引了越來(lái)越多人們的關(guān)注。83.研討現(xiàn)狀研討現(xiàn)狀1.1.冠醚及其衍生物冠醚及其衍生物2.2.環(huán)糊精環(huán)糊精3.3.杯芳烴杯芳烴根據(jù)主體不同分類根據(jù)主體不同分類93.1 冠醚及其衍生物冠醚及其衍生物冠醚的分類冠醚的分類10浙江大

6、學(xué)黃飛鶴課題組研制勝利了一種反響靈敏度是原來(lái)四倍，具有良好彈性，外形浙江大學(xué)黃飛鶴課題組研制勝利了一種反響靈敏度是原來(lái)四倍，具有良好彈性，外形耐久，具有多種刺激性呼應(yīng)的聚合物網(wǎng)絡(luò)凝膠耐久，具有多種刺激性呼應(yīng)的聚合物網(wǎng)絡(luò)凝膠heteroditopic PdCl2(PhCN)211the observations simultaneously proved an increase in the average aggregation size owing to cross-linking of the linear supramolecular polymer. 12the four distin

7、ct stimuli can be used as effective inputs to adjust the reversible gelsol transitions of the supramolecular gel. and reflecting the dynamic and reversible nature of the supramolecular gel systemXuzhou Yan, Donghua Xu, Xiaodong Chi. Adv. Mater. 2021, 24, 36236913單體分子生成交替聚合物超分子凝膠單體分子生成交替聚合物超分子凝膠二苯并二苯

8、并-24-冠冠-8二苯并二苯并-34-34-冠冠-10-10paraquat derivativesdibenzylammonium salts14(b) Specific viscosity of chloroform/acetonitrile (1/1, v/v) solutions of equimolar mixtures of 1 and 2 versus the crown concentration (298 K). (c) Scanning electron micrography of (gold-coated) fibers drawn from a high concen

9、tration solution of 1 and 2.Feng Wang, Chenyou Han, Chunlin He. J. AM. CHEM. SOC. 2021, 130, 112541125515利用單體構(gòu)造中存在的利用單體構(gòu)造中存在的1 1，2 2，3-3-三氮唑基團(tuán)與金屬交聯(lián)劑發(fā)生配位作用，就可以獲得完三氮唑基團(tuán)與金屬交聯(lián)劑發(fā)生配位作用，就可以獲得完全基于小分子構(gòu)造的超分子聚合物網(wǎng)絡(luò)。金屬交聯(lián)劑和競(jìng)爭(zhēng)性配體的參與能實(shí)現(xiàn)線性超全基于小分子構(gòu)造的超分子聚合物網(wǎng)絡(luò)。金屬交聯(lián)劑和競(jìng)爭(zhēng)性配體的參與能實(shí)現(xiàn)線性超分子聚合物與交聯(lián)聚合物的相互轉(zhuǎn)化，為制備高順應(yīng)性的超分子動(dòng)態(tài)資料打下了根底分子

10、聚合物與交聯(lián)聚合物的相互轉(zhuǎn)化，為制備高順應(yīng)性的超分子動(dòng)態(tài)資料打下了根底. .16在以往的研討中，主要集中在反響靈敏度和刺激性反響，在自愈性方面一直難有突破。在以往的研討中，主要集中在反響靈敏度和刺激性反響，在自愈性方面一直難有突破。17Scheme 1.Cartoon representations of a) polymer1, b) cross-linkers 2 and 3, and c) supramolecular gels 4 and 5.When 10.0 mm 1and 36.0 mm 2 were mixed,supramolecular gel 4 formed immed

11、iately,However,supramolecular gel 5 constructed from polymer 1 and cross-linker 3 was prepared by heating for 30 days and stirring at room temperature for another 45 days .18Mingming Zhang, Donghua Xu, Xuzhou Yan. Angew. Chem. Int. Ed. 2021, 51, 7011 7015Gel 5 canbe regarded as a degradable material

12、, because it changed intoa sol by adding TEA,but was difficult to recover to its gel state by TFAaddition, because once the mechanically interlocked structures (rotaxanes) in gel 5 were destroyed, rethreading could not be achieved in a short time.19For gel 4,the self-healing properties are inferred

13、to be caused by reversible hostguest interactions.For gel 5, destruction and reformation of electrostatic and hydrogen-bonding interactions between cross-linker3 and DB24C8 moieties of the polymer。203.2 環(huán)糊精主體環(huán)糊精主體 環(huán)糊精是一種來(lái)自于淀粉的環(huán)狀資料環(huán)糊精是一種來(lái)自于淀粉的環(huán)狀資料, ,經(jīng)過(guò)分子內(nèi)氫鍵作用構(gòu)成穩(wěn)定的桶狀構(gòu)造經(jīng)過(guò)分子內(nèi)氫鍵作用構(gòu)成穩(wěn)定的桶狀構(gòu)造, ,外外圍是親水性表層而易溶

14、于水溶液中圍是親水性表層而易溶于水溶液中, ,內(nèi)部是疏水性的空腔內(nèi)部是疏水性的空腔, ,可以有效地包含疏水性的可以有效地包含疏水性的小分子小分子, ,而構(gòu)成主客體作用而構(gòu)成主客體作用, ,常見的環(huán)糊精有常見的環(huán)糊精有6,7,86,7,8個(gè)葡萄糖單體構(gòu)成個(gè)葡萄糖單體構(gòu)成, ,分別稱為分別稱為,和和-環(huán)糊精。環(huán)糊精。2122光敏感環(huán)糊精與溫度敏感聚合物為主客體光敏感環(huán)糊精與溫度敏感聚合物為主客體, ,經(jīng)過(guò)環(huán)糊精與金剛烷間的包結(jié)絡(luò)協(xié)作用制備具經(jīng)過(guò)環(huán)糊精與金剛烷間的包結(jié)絡(luò)協(xié)作用制備具有光有光/ /溫度雙敏感性的超分子聚集體。溫度雙敏感性的超分子聚集體。主體分子主體分子客體分子客體分子23 4HCA-C

15、D/AD-PNIPAM-AD包合物水溶液的透光率隨著溫度的升高逐漸下降,闡明此超分子凝膠具有溫度敏感性。24當(dāng)有紫外線照射時(shí)，當(dāng)有紫外線照射時(shí)，傾向于構(gòu)成線型的超傾向于構(gòu)成線型的超分子，證明此聚集體分子，證明此聚集體有光敏感性。有光敏感性。Jiang, J. Q, Qi, B, Lepage, M, Zhao, Y. Macromolecules 2007, 40, 79025環(huán)糊精由于它的無(wú)毒、生物降解、對(duì)光無(wú)吸收等性能而遭到廣泛的關(guān)注環(huán)糊精由于它的無(wú)毒、生物降解、對(duì)光無(wú)吸收等性能而遭到廣泛的關(guān)注, , 越來(lái)越多地被越來(lái)越多地被運(yùn)用在生物、光學(xué)和傳感器等方面。運(yùn)用在生物、光學(xué)和傳感器等方面。

16、263.3 杯芳烴主體杯芳烴主體杯芳烴，是杯芳烴，是2 2，6 6位由亞甲基橋聯(lián)取代酚構(gòu)成的大環(huán)化合物，因其分子外形與希臘圣杯類位由亞甲基橋聯(lián)取代酚構(gòu)成的大環(huán)化合物，因其分子外形與希臘圣杯類似，且由多個(gè)苯環(huán)構(gòu)成的芳香族分子，似，且由多個(gè)苯環(huán)構(gòu)成的芳香族分子，C. D. GutschC. D. Gutsch將其命名為為杯芳烴。將其命名為為杯芳烴。274.未來(lái)前景未來(lái)前景總的看來(lái)總的看來(lái) , 人們對(duì)超分子自組裝的研討任務(wù)要比以前深化得多人們對(duì)超分子自組裝的研討任務(wù)要比以前深化得多 ,對(duì)于其運(yùn)用研討，那么更對(duì)于其運(yùn)用研討，那么更是朝著適用方面開展是朝著適用方面開展 。分子自組裝作為化學(xué)。分子自組裝作

17、為化學(xué) 、物理、物理 、生命科學(xué)和資料科學(xué)的交叉學(xué)科、生命科學(xué)和資料科學(xué)的交叉學(xué)科 ,它將在光電資料它將在光電資料 、人體組織資料、人體組織資料 、高性能高效率分別資料以及納米資料中發(fā)揚(yáng)應(yīng)有的作、高性能高效率分別資料以及納米資料中發(fā)揚(yáng)應(yīng)有的作用用 。285. 參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn)1 Xuzhou Yan, Donghua Xu, Xiaodong Chi. A Multiresponsive, Shape-Persistent, and Elastic Supramolecular Polymer Network Gel Constructed by Orthogonal Self- Assemb

18、ly. Adv. Mater. 2021, 24, 3623692 Feng Wang, Jinqiang Zhang, Xia Ding. Metal Coordination Mediated Reversible Conversion between Linear and Cross-Linked Supramolecular Polymers. Angew. Chem. 2021, 122, 110811123 Feng Wang, Jinqiang Zhang, Xia Ding. Metal Coordination Mediated Reversible Conversion b

19、etween Linear and Cross-Linked Supramolecular Polymers. Angew. Chem. Int. Ed. 2021, 49, 1090 10944 Shengyi Dong, Yan Luo, Xuzhou Yan. A Dual-Responsive Supramolecular Polymer Gel Formed by Crown Ether Based Molecular Recognition. Angew. Chem. Int. Ed. 2021, 50, 1905 19095 Mingming Zhang, Donghua Xu,

20、 Xuzhou Yan. Self-Healing Supramolecular Gels Formed by Crown Ether Based HostGuest Interactions. Angew. Chem. Int. Ed. 2021, 51, 7011 70156 Xuzhou Yan, Mi Zhou, Jianzhuang Chen. Supramolecular polymer nanofibers via electrospinning of a heteroditopic monomer. Chem. Commun. 2021, 47, 708670887 Bo Zh

21、eng, Feng Wang, Shengyi Dong. Supramolecular polymers constructed by crown ether-based molecular recognition Chem. Soc. Rev. 2021, 41, 16211636298 Feihe Huang, Oren A. Scherman. Supramolecular polymers. Chem. Soc. Rev. 2021, 41, 587958809 Xuzhou Yan, Feng Wang, Bo Zheng. Stimuli-responsive supramole

22、cular polymeric materials. Chem. Soc. Rev. 2021, 41, 60426065 10 Guocan Yu, Xuzhou Yan, Chengyou Han. Characterization of supramolecular gels. Chem. Soc. Rev. 2021, 42, 6697-6722 11 Feihe Huang, Feng Wang, Chenyou Han. Self-Sorting Organization of Two Heteroditopic Monomers to Supramolecular Alterna

23、ting Copolymers. J. AM. CHEM. SOC. 2021, 130, 11254-1125512 Feihe Huang, Xiaofan Ji, Yong Yao. A Supramolecular Cross-Linked Conjugated Polymer Network for Multiple Fluorescent Sensing. J. Am. Chem. Soc. 2021, , 74-7713 Xuzhou Yan, Bo Jiang, Timothy R. Cook. Dendronized Organoplatinum(II) Metallacyc

24、lic Polymers Constructed by Hierarchical Coordination-Driven Self-Assembly and HydrogenBonding Interfaces. J. Am. Chem. Soc. 2021, , 168131681614 Feihe Huang, Peter J. Stang, J. Bryant Pollock. Responsive Supramolecular Polymer Metallogel Constructed by Orthogonal Coordination-Driven Self-Assembly and Host/Guest Interactions. J. Am. Chem. Soc. 2021, , 446044633015 Jianzhuang Chen, Xuzhou Yan, Qiaoling Zhao. Adjusta