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具有温度自适应性的多组分动态化学体系研究取得新进展
更新日期:2021-10-26  
 

近日,中山大学化学学院Jean-Marie Lehn研究团队在前期对新型C=C/C=N动态共价交换反应的研究基础上(J. Am. Chem. Soc. 2018, 140, 5560; Chem. Asian J. 2021, 16, 44),以温变后的二阶超分子自组装作为驱动力,设计构建了具有三重动态的四组分动态组合库(图1)。以DCL-2为例,化合物Kn1Kn3都能通过第一阶的双重氢键的自组装形成六元超分子环,而化合物Kn1结构的金刚烷基团因位阻效应阻止其进行第二阶的π-π堆积,与此同时Kn3能够顺利进行第二阶自组装形成丝状超分子聚合物。以Kn1Kn3的能量差为驱动力,各组分通过C=C/C=N交换反应进行含量的重新排布,最终形成以化合物Kn3主导的偏离态分布,从而获得组分对环境温度的选择适应性。

1. 温度响应的三重动态体系示意图和各组分结构

研究发现,该体系同样能够响应溶剂极性的变化,呈现梯度式的组分分布(图2左),在纯氯仿或者氯仿/环己烷(1/9)环境下,体系失去对温度的响应性,而在氯仿/环己烷(3/7)的溶剂比例条件下,体系的组分含量能够最大幅度响应温度变化。另外,作者通过NMRDLS、黏度、流变等多种表征手段,系统性地研究了该动态体系在低雷诺数流体环境下微观粒径、黏度等性质,并通过AFMcyro-TEM表征了体系中超分子聚合物的微观形貌(图2右)。

上述研究成果“Constitutional Dynamic Selection at Low Reynolds Number in a Triple Dynamic System: Covalent Dynamic Adaptation driven by Double Supramolecular Self-assembly”发表于《美国化学会志》期刊上(J. Am. Chem. Soc., 2021, 143, 35, 14136-14146, 10.1021/jacs.1c04446)。

2. (左)组分含量分布对温度和溶剂极性的梯度响应;(右)对体系的DLSAFMTEM表征结果

(摘自中山大学化学学院