【正文】 5)能以質(zhì)量分?jǐn)?shù) w=4%在有機(jī)溶劑中形成向列型凝膠。其纖維狀聚集體直徑為 60nm~70 nm。 DDOA 由于具有光致變色性質(zhì)引起了人們的注意。與 DDOA 類似的蒽醌衍生物（ 結(jié)構(gòu)式 4）也是一種凝膠因子。 2,3二 n葵基蒽酚（ DDOA， 結(jié)構(gòu)式 3）能夠?qū)⒏鞣N烷烴、醇、脂肪胺以及腈凝 膠化，并形成發(fā)光凝膠。但也有一些凝膠因子并不是靠氫鍵作用來形成凝膠的。這個(gè)現(xiàn)象支持以下假設(shè)：鈷原子參與了配位成鍵過程，并導(dǎo)致了超分子聚集體的形成。用粘度計(jì)研究苯或庚烷中的油酸羥基鈷衍生物（結(jié)構(gòu)式 2）稀釋液的流變曲線表明體系是非牛頓力學(xué)行為?？杀贿@類分子凝膠化的有機(jī)溶劑從烷烴 、四氯化碳、芳香烴直到極性較大的如硝基苯。對純物質(zhì)（大約 99%）的第一次系統(tǒng)研究是在 1980年，一些輔助技術(shù)的使用，例如圓二色譜， X射線衍射， SEM， DSC， FTIR和偏光顯微鏡等對不同結(jié)構(gòu)的膠體進(jìn)行了表征。關(guān)于有機(jī)凝膠聚集體動(dòng)力學(xué)研究，例如，熱可逆網(wǎng)絡(luò)的分子動(dòng)力學(xué)的研究可以使用光子相關(guān)光譜，也可借助帶有寬頻率（ 101 Hz~109 Hz）的介電光譜。高分辨率顯微鏡主要有 TEM， SEM，AFM 等，散射技術(shù)主要有小角中子散射（ SANS）和小角 X 射線散射（ SAXS）等。 對有機(jī)凝膠聚集體的精確結(jié)構(gòu)的研究，可采用常用光譜（ NMR, EPR, IR, UV, CD 等）和廣角 X 208 射線衍射（ WAXS）提供局部的結(jié)構(gòu)信息。有機(jī)凝膠的熱力學(xué)性質(zhì)是十分重要的，這些熱力學(xué)性質(zhì)包括凝膠相圖、溶膠 — 凝膠相轉(zhuǎn)變溫度（ TSG）與焓或凝膠 — 溶膠相轉(zhuǎn)變溫度（ TGS）與焓等。流變學(xué)提供了一種測量類凝膠物質(zhì)流動(dòng)性的方法，并可方便的對“強(qiáng)”凝膠和“弱”凝膠 進(jìn)行區(qū)別。 表征有機(jī)凝膠的一種有效的研究方法是利用其流變學(xué)性質(zhì)和熱力學(xué)性質(zhì)。 有機(jī)聚合凝膠不同于傳統(tǒng)的聚合物凝膠 , 可用凍干法有控制地除去小分子溶劑，得到大開放網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。 通過在凝膠中引入可聚合的不飽和基團(tuán)，使凝膠因子聚集體原位（ in situ） 聚合，可以改善這類分子凝膠的穩(wěn)定性，得到比較堅(jiān)硬的、力學(xué)性能好、能長期穩(wěn)定存在的分子凝膠。 目前，凝膠因子的研究主要限于對小分子有機(jī)化合物的研究。分子凝膠的主要 應(yīng)用領(lǐng)域之一是作為藥物載體，藥物分子在凝膠體系中的粒徑一般在納米量級，即 1nm~100nm,這意味著分子凝膠載藥系統(tǒng)屬納米粒載藥體系。凝膠因子所形成的有序高級結(jié)構(gòu)是一類超分子結(jié)構(gòu)，可作為分子平臺(tái)，包囊、螯合客體分子。其制備方法是將凝膠因子在有機(jī)溶劑中加熱溶解，再冷卻至室溫。 分子凝膠表現(xiàn)出的物理化學(xué)性質(zhì)，不但具有類似溶液中表面活性劑的性質(zhì)，如能夠形成膠束、結(jié)晶、分子聚集、自組裝、分子識(shí)別等，而 且類似聚合物溶液的性質(zhì)，如溶脹和微觀質(zhì)量運(yùn)動(dòng)等，故引起人們的極大關(guān)注。最近的研究發(fā)現(xiàn)，某些凝膠因子不僅能使有機(jī)溶劑凝膠化，還能使水凝膠化。 207 第 7 章 分子凝膠載藥系統(tǒng) 概述 近年來，人們發(fā)現(xiàn)某些小分子有機(jī)化合物能在很低的濃度下 (甚至低于 1 wt%)使大多數(shù)有機(jī)溶劑凝膠化，使整個(gè)體系形成類似粘彈性液體或固體的物質(zhì)，通常稱為有機(jī)凝膠（或分子凝膠）。這類小分子有機(jī)化合物被稱為凝膠因子（ gelators）。由于水不是有機(jī)溶劑，故稱分子凝膠更恰當(dāng)。大多數(shù)分子凝膠是二元體系。在冷卻過程中，凝膠因子在溶劑中通過氫鍵力、靜電力、疏水力以及π π相互作用等凝膠化的驅(qū)動(dòng)力，自發(fā)地聚集、組裝成有序高級結(jié)構(gòu)，形成三維網(wǎng)絡(luò)體系，并使液體成分靜止，形成凝膠。研究這種超分子作用對于研究催化與底物，蛋白、遺傳物質(zhì)的轉(zhuǎn)錄、抗體與抗原的作用等具有較大意義。它不僅可包囊脂溶性藥物，還可包囊水溶性藥物以及以微乳形式存在的藥物。但這類亞穩(wěn)態(tài)的分子凝膠的穩(wěn)定性和機(jī)械性能較差。 可聚合凝膠因子可根據(jù)需要 進(jìn)行化學(xué)修飾，如合成結(jié)構(gòu)上帶有可反應(yīng)基團(tuán)和帶電荷基團(tuán)的分子， 使之更具分子識(shí)別功能，這是形成超分子結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ) 。有機(jī)聚合凝膠在催化、化學(xué)傳感、與生物活性分子的結(jié)合以及用于分離對映異構(gòu)化合物的特效色譜介質(zhì)方面具有較大的潛在應(yīng)用價(jià)值。研究凝膠因子體系，首先必須鑒定凝膠狀態(tài)。研究凝膠流變學(xué)的方法主要包括穩(wěn)定切變、振動(dòng)應(yīng)力松弛和蠕變試驗(yàn)等。所用方法包括量熱法（ DSC），溫度掃描流變試驗(yàn)和各種光譜技術(shù)（熒光、 IR、 EPR、 NMR 等）。高分辨率顯微鏡可給出直觀的結(jié)構(gòu)信息，但必須與散射技術(shù)等 輔助手段相結(jié)合，才能得到比較完整的有關(guān)結(jié)構(gòu)的信息。在特殊條件下，如對鏈狀聚集體的長度、柔軟程度以及擴(kuò)散系數(shù)的確定，可以通過使用彈性和準(zhǔn)彈性光散射技術(shù) [3]。 凝膠因子的種類 脂肪酸衍生物 在過去的研究中發(fā)現(xiàn)，取代脂肪 酸及其單價(jià)、二價(jià)或三價(jià)金屬鹽（例如結(jié)構(gòu)式 1 和 2），如 12羥基十八酸及其相關(guān)的鹽能夠使有機(jī)溶劑變得粘稠，如石油鋰皂的半固態(tài)分散液廣泛地應(yīng)用于潤滑油工業(yè)，從某種意義上講，凝膠因子的研究正是從這個(gè)領(lǐng)域中分離出來的。后來，利用強(qiáng)輻射散射技術(shù)（中子和 X射線）對凝膠的精確結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究，其范圍可從顯微水平到半顯微水平。 SEM 發(fā)現(xiàn)凝膠中有纖維狀聚集體，例如由雙十六烷基磷酸鋁（結(jié)構(gòu)式 1）組成的聚集體。這些溶液，沒有屈服值，加入吡啶或乙酰丙酮后其粘度會(huì)顯示出劇烈的降低。 結(jié)構(gòu)式 1 結(jié)構(gòu)式 2 結(jié)構(gòu)式 3 結(jié)構(gòu)式 4 POOOO3Al O HCo OOOOOOOO 209 結(jié)構(gòu)式 5 結(jié)構(gòu)式 6 蒽基衍生物 形成 3D 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)力通常是氫鍵。帶有膽甾烯基的蒽的衍生物可在室溫下使有機(jī)溶劑發(fā)生聚集。 DDOA 的結(jié)構(gòu)除了能夠形成偶極力以外，還可以產(chǎn)生分子間π π作用從而構(gòu)成三維網(wǎng)絡(luò)。 DDOA 能在較大溫度范圍內(nèi)發(fā)生溶膠 — 凝膠的相轉(zhuǎn)移。 DDOA/丙酮凝膠的電子顯微照片表明有密集 3D 隨機(jī)網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn)。值得指出的是， DDOA/乙腈凝膠在承受機(jī)械應(yīng)力時(shí)，會(huì)發(fā)生明顯收縮。 DSC 測得其 TGS較雙折射所得結(jié)果要大一些。凝膠樣品的冷卻速度與微結(jié)構(gòu)尺寸的相互關(guān)系表明它們可以形成亞穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)。低分子質(zhì)量的 TSATA 可以使許多有機(jī)溶劑凝膠化。加熱時(shí)凝膠轉(zhuǎn)變?yōu)槿苣z，出現(xiàn)一個(gè)吸熱峰。這種熱可逆轉(zhuǎn)變對應(yīng)于 DSC曲線 的吸熱與放熱峰。溶膠與凝膠的轉(zhuǎn)變溫度則在很大程度上取決于溶劑。 3． N芐氧羰基 L丙氨酸 4十六烷酰 2硝基苯酯 (結(jié)構(gòu)式 7) 能利用 NH和 C=O 的分子間氫鍵相互作用使甲醇和環(huán)己烷凝膠化。 4． 長鏈烷胺基衍生物。 IR 光譜證實(shí)了分子間氫鍵的參與。 H ( NHCH(R)C(O ))n NHCmH2m+1 (結(jié)構(gòu)式 9) ⑴ R=CHMe2 , n=, m=18 ⑺ R=CH2CH2CO2Et ,n=, m=12 ⑵ R=CHMeEt, n= , m=18 ⑻ R=CH2CH2CO2Et ,n=,m=18 ⑶ R=CH2Ph, n=, m=18 ⑼ R=CH2CH2CO2Et ,n=, m=18 ⑷ R=CH2CH2CO2Me, n= , m=12 ⑽ R=CH2CH2CO2Et , n=, m=18 ⑸ R=CH2CH2CO2Et, n=,m=3 ⑾ R=CH2CH2CO2Et , n=, m=12 ⑹ R=CH2CH2CO2Et, n=,m=6 ⑿ R=CH2CH2CO2Et, n=,m=12 結(jié)構(gòu)式 9中的 ⑴和⑵具有較好的凝膠化能力，能將 DMF、 DMSO 凝膠化。⑷在其濃度范圍為 9g?cm3~19g?cm3 時(shí)，可將許多醇類凝膠化。⑻ ~⑽的凝膠實(shí)驗(yàn)表明當(dāng)?shù)途鄢潭刃∮?10 時(shí)，適于作凝膠因子。凝膠效果取決于低聚度， C末端和 N末端的親水性 /疏水 性以及 α碳原子構(gòu)象 [1]。其結(jié)構(gòu)中 R1， R2可以是各種烷基 [2]。帶有支鏈烷基的類似化合物是更為有效的凝膠因子。將溶劑從凝膠中蒸發(fā)出來形成半透明膜，即干凝膠，而非晶體。將 FTIR 與 X射線衍射數(shù)據(jù)結(jié)合起來 ，證實(shí)分子間氫鍵作用是凝膠形成的原因。結(jié)構(gòu)式 12(R1=R2=CHMe2)可先溶于二甲亞砜再溶于水即可形成凝膠。光學(xué)顯微鏡以及 SANS 的初步研究證實(shí)了凝膠內(nèi)束 狀網(wǎng)絡(luò)的形成。例如使 1辛醇凝膠化的季銨是 N,N,N三 十八烷胺和膽甾二十烷胺。碘化 N甲基 N,N,N三 十八烷基的凝膠性質(zhì)見表 71。二脲化合物 d~g 不易溶，加熱至 100℃ ~150℃才逐漸溶解 212 于一些溶劑中，所以應(yīng)選擇一些高沸點(diǎn)溶劑。 f和 g 形成的凝膠顯示了更高的熱穩(wěn)定性，其四氫化萘凝膠甚至在 150℃仍保持穩(wěn)定。通過電子顯微照片可知二脲化合物形成了平面薄層結(jié)構(gòu)。 結(jié)構(gòu)式 13 結(jié)構(gòu)式 14 2．叔丁基酯二脲衍生物 (結(jié)構(gòu)式 15)[5] 在 5℃時(shí)， a 可將四氫呋喃和丙酮凝膠化，但在室溫時(shí)凝膠熔融， b 的溶解性雖然增強(qiáng)了，在任何溶劑中 都無凝膠特性。在氯仿和甲醇中生長形成晶體。 結(jié)構(gòu)式 15 3．異氰酸酯與二胺反應(yīng)的產(chǎn)物 (結(jié)構(gòu)式 18) [6] 以脂肪族、芳香族作為溶劑， 2和 3的溶液冷卻時(shí)形成穩(wěn)定凝膠（表 72）。 FTIR光譜證明了脲基基團(tuán)之間氫鍵的存在?？梢杂^察到 2和 3的凝膠中有許多纖維狀結(jié)構(gòu)。掃描隧道顯微技術(shù)（ STM）可獲取體系在分子水平的詳細(xì)信息。例如二氫羊毛甾醇的質(zhì)量分?jǐn)?shù)w=1%~10%時(shí)，可以將各種礦物油、合成油、動(dòng)物油以及硅油凝膠化。飽和烴如環(huán)己烷凝膠在密閉容器內(nèi)可以穩(wěn)定數(shù)十年。 如膽甾烯基 4（ 2蒽酚基）丁酸（ CAB，結(jié)構(gòu)式 19）和膽甾烯基蒽醌 2羧酸（ CAQ，結(jié)構(gòu)式 20）。許多 CAB凝膠是發(fā)光的。結(jié)構(gòu)式 21 可以形成純的熱致介晶相，也可以是含有 99%環(huán)已烷的有機(jī)凝膠，銅離子的順磁性使得它可以用 EPR的 X及 Q波段進(jìn)行研究。類似的金屬有機(jī)化合物還有金屬卟啉化合物 (結(jié)構(gòu)式22)。由于“籠 狀”或“溝狀”結(jié)構(gòu)的存在，在干燥的吡啶中可形成各向同性凝膠，或在有少量水的條件下在不同溶劑中（甲苯、氯仿）形成三元凝膠。 結(jié)構(gòu)式 23