Bola型两亲分子的可控自组装:两性抗衡离子决定聚集结构

Bola型两亲分子是一类重要的自组装基元,通常为两个亲水头基由一个或二个疏水链相连接,其自组装可以得到丰富的聚集体结构,且具有较好的热稳定性。尽管文献中已有许多关于Bola型两亲分子自组装的报道,但如何用简便的方法实现对组装行为调控依然是超分子化学领域的一个挑战。

在国家自然科学基金委员会和科技部“973”计划的支持下,清华大学化学系张希教授课题组通过特定的两性抗衡离子,实现了Bola型两亲分子的可控自组装。首先,他们发现对甲苯磺酸抗衡离子能够诱导阳离子型的Bola型两亲分子形成形貌均一的二维平面聚集体;而常见的无机离子如卤素离子作为抗衡离子仅能诱导零维和一维聚集体的形成。考虑到对甲苯磺酸属于两性离子,即分子结构中同时含有有机片段和强极性片段,他们研究了近60种两性离子对Bola型两亲分子组装行为的影响,研究表明只有其有机片段具有足够尺寸和特定取代方式的两性离子才能诱导二维聚集体的形成。有趣的是,通过抗衡离子不仅能诱导二维聚集体的形成,还能调控二维聚集体的形状,获得等边或等腰三角形、菱形、长方形等二维片状聚集体。该研究提供了调控自组装行为简单有效的新手段,并可以对二维自组装功能体系的设计提供指导。

 参见Chem. Sci., 2013, 4, 4486-4493Chem. Sci., 2014, DOI: 10.1039/C4SC00860J