题目：含糖胆固醇衍生物的合成及其胶凝行为

不同于化学凝胶，物理凝胶的三维网络结构是由胶凝剂分子通过氢键、范德华力、p-p堆积、疏溶剂、静电以及偶极等分子间的弱相互作用维持的。物理凝胶的这种弱相互作用特征决定了其具有良好的热可逆性以及一些奇特的性质，因而在药物缓释、凝胶电池、组织工程支架和温和分离等领域具有潜在的应用价值。形成物理凝胶的胶凝剂可以是聚合物、无机微纳米颗粒，或者小分子量化合物，其中以小分子量化合物备受人们关注。主要是由于：（1）与凝胶对应的溶液态与纯溶剂有着相近的粘度；（2）此类胶凝剂相对容易获得，且易于改性修饰，因此易于放大制备；（3）此类胶凝剂在理论上可以燃烧，为凝胶的现实应用奠定了基础。



图1 化合物1-4的结构式
Fig.1 The structures of compounds 1-4

糖类化合物含有多羟基，分子间存在很强的氢键作用，其衍生物是一类重要的两亲性小分子胶凝剂。由于胆固醇分子片段之间的范德华相互作用使得胆固醇类衍生物易于在溶液中发生簇集，因此，胆固醇类衍生物是一类重要的小分子胶凝剂。基于这些认识，本学位论文立足于实验室对胆固醇类小分子胶凝剂多年研究的基础，将胆固醇和糖类化合物结合，以两亲性小分子胶凝剂的研发为主要内容，主要开展了以下四个方面的工作：
第一部分：通过连接臂的改变，设计合成了4种含有直链葡萄糖的胆固醇类小分子胶凝剂（分别以化合物1，2，3，4表示）。利用核磁技术、红外光谱和元素分析等方法对这些化合物的组成和结构进行了表征，均得到了比较满意的结果，为系统地研究这些化合物的胶凝行为奠定了基础。



图2 化合物2 在二甲苯中形成的凝胶薄膜照片
Fig. 2 Photographs of the gel films of 2/xylene

第二部分：系统考察了所合成的四种化合物在常见有机溶剂中的胶凝行为。化合物1-4都既可以胶凝质子性溶剂（戊醇等），也可以胶凝非质子性溶剂（二甲苯等）。化合物2，3，4在二甲苯中的胶凝浓度分别为0.09，0.022，0.016%（w/v），是二甲苯的超级胶凝剂，并且可以在二甲苯中形成罕见的超分子凝胶薄膜。各化合物胶凝溶剂的种类随连接臂的增长而增加。凝胶的稳定性研究发现，随着连接臂的增长，凝胶的相转变温度逐渐升高。凝胶的流体力学研究发现化合物的力学性能对化合物的连接臂以及化合物在体系中的浓度存在依赖性。扫描电镜研究发现化合物连接臂的改变对凝胶的微观形貌也有显著的影响。
第三部分：利用红外光谱、变温变浓度核磁共振等手段探讨了凝胶的形成机理。利用X-射线衍射研究发现，化合物1在戊醇中的干凝胶是呈层状堆积方式，与其在固体粉末中的堆积方式类似。根据以上的探讨，提出了化合物在凝胶中的堆积模型。
第四部分：设计合成了4个含乳糖的胆固醇类两亲型小分子胶凝剂，研究了所得化合物在多种有机溶剂中的胶凝行为、胶凝性质以及成胶机理，相关数据见附录。