4.2对自组装体的多重刺激响应性检测 14

5.总结 17

参考文献 18

附  录 20

致  谢 23

1.引言

1987年的诺贝尔化学奖授予了美国的Pedersen、Cram和法国的Lehn三位超分子化学家，用来表彰他们在超分子化学这一领域所作出的突出成绩。引用超分子化学之父Lehn教授的话来讲，超分子化学也就是“超越分子的化学”，超分子化学是研究两种或两种以上的化学组分（组装基元）通过弱键相互作用[1]缔合而成的具有特定结构和功能的分子聚集体的科学[2]。与传统化学键相比，弱相互作用力具有动态可逆性，可以赋予组装体优异的多重刺激响应、自修复等性能[3]。

随着时代发展，多功能性材料被不断研发出来，但是传统方法合成的材料一般是通过共价键连接的，往往存在合成步骤复杂，后处理费时费力的缺点。通过一种或多种弱相互作用力来构建结构复杂的多功能性材料则要简单方便很多，而且还可以赋予超分子材料一些传统材料所不具备的优异性能。

典型的分子间弱相互作用包括主客体相互作用、多重氢键和金属配位作用等等，其中大环主客体体系被广泛地用于超分子自组装的构建。自超分子化学发展以来，冠醚、环糊精、葫芦脲、杯芳烃等多代大环主体相继被深入研究，其中环糊精及其衍生物因为独特空腔的结构和性质已经发展成为一个重要的主体分子，应用非常广泛。

1.1研究背景

1.1.1以环糊精为主体的主客体相互作用

环糊精的结构是葡萄糖单体通过α-l,4-糖苷键连接形成的环状低聚糖，它是一种来自于淀粉的环状材料。在水溶液中，环糊精通过分子内的氢键作用形成稳定的桶状结构，外围的表层是亲水性的故而易溶于水溶液中，内部的空腔是疏水性，疏水性的小分子可以被包络于其中，进而形成主客体作用（环糊精称为主体，包含的小分子称为客体，这种通过疏水性作用的结合称为主客体作用）。常见的环糊精有6，7，8个葡萄糖单体构成，分别称为α，β和γ-环糊精[4]。

2017年，清华大学的袁金颖教授的研究团队报道了基于主客体化学实现疏水单体的水相分散聚合的工作（Fig. 1.1）[5]。该研究团队以水溶性的甲基-β-环糊精作为主体分子，疏水的苯乙烯为客体分子，通过主客体相互作用将疏水的苯乙烯均匀的分散在水中，然后通过链转移自由基聚合反应（RAFT）形成聚合物链，而环糊精主体则从主链上脱落。再引入亲水的PEG链段，则得到两亲性聚合物，通过调控苯乙烯链段的比例可以得到球状、棒状、片状、带状、甚至是纳米管状的形貌。

Fig. 1.1 Representation of RAFT dispersion polymerization of the cyclodextrin/styrene (CD/St) complex in water. PS=polystyrene, PEG=poly(ethylene glycol), DP=degree of polymerization.

2017年，德国科隆大学Simone Wiegand教授研究团队研究了氢键对结合配体后物质热扩散行为变化的影响。复合物的水合状态与非复合大分子的水合状态显著不同，因此热泳或热扩散是研究大分子复合物形成的有效方法。他们提出了一个由不同类型的环糊精(CD)组成的药物传递模型系统，其中客体为ASA，也被称为阿司匹林（Fig. 1.2）[6]。CD是用于研究由于复合物形成而引起水合状态变化的理想模型，因为与蛋白质或其他生物分子相比，CD非常刚性，从而复合物形成时没有构象变化，并且CD不包含聚合物类似的单位，可以折叠和展开，进而可以深入了解氢键与周围水在大分子复合物形成中所起的作用。 功能性荧光小分子的设计与合成(2):http://www.chuibin.com/huaxue/lunwen_205682.html