基于氢键作用的超分子自组装研究文献综述
2020-03-26 14:48:42
文 献 综 述
1.基本概念
氢键,是指化合物中氢与F、O、N 等原子形成共价键时, 键结电子被吸引偏向电负性较大的F、O、N 等原子而带部分负电荷, 形成的和价键类似的结构,基本构成可以表达为X-H#183;#183;#183;Y, 其中X-H 称为质子供体( Proton donor, 简称D),而含有孤对电子的Y 原子称为质子受体( Proton acceptor, 简称A ) [1]。在各种非共价作用中, 因其具有高度的取向性、丰富的形成形式、动态可逆、以及能对特定分子结构进行识别的优点, 在以J. M. Lehn为代表的学者所倡导的超分子化学中有着广泛的应用前景。氢键型超分子聚合物是指重复单元通过与氢键相关的自组装生成的稳定超分子聚合物,其基本特征是建筑模块具有双或多位点, 通过氢键相互作用可生成液晶态和多样化的几何阵列或拓扑结构。氢键型超分子聚合物的研究不仅可作为功能高分子材料应用, 对理解生命的起源和仿生研究也具有重要意义。如果人们能够很好的控制超分子自组装过程[2],就可以按照预期目标更简单、更可靠的得到具有特定结构和功能的化合物。
2. 研究进展
许多前辈学者通过不同的化合物及手段加快了氢键超分子组装的研究进程,发现了不同氢键聚合物的结构特点与其相关应用[3]。
2.1 超分子液晶聚合物[4]
超分子液晶是基于非共价键相互作用的液晶体系,利用氢键、范德华力、静电引力等分子间相互作用可以构筑多种超分子液晶。按分子结构大致可分为侧链型、主链型和网络型三大类。
2.1.1 主链型
主链型氢键液晶高分子是由两端具有双官能团结构的分子通过氢键头尾相连而成。如Lehn等对含有杂环结构的可形成多重氢键的互补结构单元构筑的氢键组装主链超分子液晶体系进行了系统研究, 通过在含手性碳的酒石酸的两端分别引入二乙酰胺基吡啶及可与之形成氢键匹配的脲嘧啶基,二者组装形成超分子液晶聚合物。该聚合物在电镜下拍摄到清晰的长链卷绕成的”绳”状超结构, 并且可以通过对分子手性的调节实现对纳米或微米量级尺度的宏观组装结构的调控。
2.1.2 侧链型
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