一種n-芐基甘氨酸酯有機(jī)小分子凝膠的制備方法及其應(yīng)用
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種N?芐基甘氨酸酯有機(jī)小分子凝膠的制備方法及其應(yīng)用，制備方法步驟如下：向N?芐基甘氨酸酯的醇溶液中加入氫氧化鋰，室溫下靜置1小時，然后加入濃鹽酸，調(diào)節(jié)pH到7，形成N?芐基甘氨酸酯有機(jī)小分子凝膠；向N?芐基甘氨酸酯有機(jī)小分子凝膠中加入氫氧化鈉水溶液，調(diào)節(jié)pH到12，則凝膠轉(zhuǎn)變?yōu)槿芤?，再次向溶液加入濃鹽酸，調(diào)節(jié)pH到7，則又再次形成凝膠，實(shí)現(xiàn)酸堿多次調(diào)控。該有機(jī)小分子凝膠將可作為一種智能軟物質(zhì)材料，有望應(yīng)用在化學(xué)pH傳感、智能相變、固相運(yùn)輸、生物材料、封堵材料等方面。
【專利說明】
一種N-芐基甘氨酸酯有機(jī)小分子凝膠的制備方法及其應(yīng)用
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及超分子領(lǐng)域，特別涉及酸堿及溶劑調(diào)控的超分子凝膠及制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 有機(jī)小分子凝膠是指有機(jī)小分子在一定的溶劑和外界條件下通過非共價(jià)鍵作用 形成的超分子體系，是一類重要的軟物質(zhì)材料，由于這類材料具有相變調(diào)控特性而備受關(guān) 注。但是目前研究發(fā)現(xiàn)其大多數(shù)都屬于物理性小分子凝膠，即在光照、超聲或加熱等物理?xiàng)l 件下具有溶液和膠態(tài)之間的相轉(zhuǎn)變，而化學(xué)可控條件下的相變凝膠種類偏少，且一般涉及 的有機(jī)分子結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，合成繁瑣，成本費(fèi)用高，不利使用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提供一種N-芐基甘氨酸酯有機(jī)小分子凝膠的 制備方法及其應(yīng)用，該凝膠可在酸堿調(diào)控下實(shí)現(xiàn)凝膠-溶液兩相之間的多次可逆相態(tài)轉(zhuǎn)換， 有望應(yīng)用在化學(xué)pH傳感、智能相變、固相運(yùn)輸、生物材料、封堵材料等方面。
[0004] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案： 一種N-芐基甘氨酸酯有機(jī)小分子凝膠的制備方法，步驟如下：向N-芐基甘氨酸酯的醇 溶液中加入氫氧化鋰，室溫下靜置1小時，然后加入濃鹽酸，調(diào)節(jié)pH到7，形成N-芐基甘氨酸 酯有機(jī)小分子凝膠;所述N-芐基甘氨酸酯的結(jié)構(gòu)式如下：
其中，R為乙基或甲基。
[0005] 所述N-芐基甘氨酸酯的醇溶液的濃度為0.25g/mL-0.5g/mL。
[0006] 所述N-芐基甘氨酸酯的醇溶液為N-芐基甘氨酸酯的甲醇溶液或N-芐基甘氨酸酯 的乙醇溶液。
[0007] 所述N-芐基甘氨酸酯與氫氧化鋰的摩爾比為1:2~1:2.5。
[0008] 所述濃鹽酸的質(zhì)量濃度為35~37%。
[0009] 所述的N-芐基甘氨酸酯有機(jī)小分子凝膠作為智能軟物質(zhì)材料的應(yīng)用：向N-芐基甘 氨酸酯有機(jī)小分子凝膠中加入氫氧化鈉水溶液，調(diào)節(jié)pH到12，則凝膠轉(zhuǎn)變?yōu)槿芤?，再次向?液加入濃鹽酸，調(diào)節(jié)pH到7，則又再次形成凝膠，實(shí)現(xiàn)酸堿多次調(diào)控。
[0010]所述氫氧化鈉水溶液的質(zhì)量濃度為40~45%。
[0011] 在N-芐基甘氨酸酯有機(jī)小分子凝膠作為智能軟物質(zhì)材料的應(yīng)用中所述濃鹽酸的 質(zhì)量濃度為35~37%。
[0012] 本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明在室溫下制備了 N-芐基甘氨酸酯有機(jī)小分子凝膠，該 凝膠可在酸堿調(diào)控下實(shí)現(xiàn)凝膠-溶液兩相之間的多次可逆相態(tài)轉(zhuǎn)換;該有機(jī)分子屬于氨基 酸類，生物兼容性好;其化學(xué)結(jié)構(gòu)簡單，來源廣泛，易于應(yīng)用;本發(fā)明提供的有機(jī)分子普通常 見，其凝膠易于制備。同時此有機(jī)分子可以在無加熱的自然室溫下，較短時間內(nèi)形成凝膠， 而通常的有機(jī)凝膠則需要將凝膠因子加熱溶解，然后冷卻才能得到凝膠，是難得的小分子 凝膠劑。再者本發(fā)明的小分子凝膠屬于一種化學(xué)凝膠，對酸堿和溶劑具有智能響應(yīng)的溶膠 轉(zhuǎn)變現(xiàn)象，其成膠和溶液的轉(zhuǎn)換可以通過化學(xué)物質(zhì)實(shí)現(xiàn)有效控制，并可以在溶液和凝膠兩 相之間實(shí)現(xiàn)多次的重復(fù)可逆相轉(zhuǎn)換，這是普通有機(jī)凝膠所無法實(shí)現(xiàn)的。因此該有機(jī)小分子 凝膠將可作為一種智能軟物質(zhì)材料，有望應(yīng)用在化學(xué)pH傳感、智能相變、固相運(yùn)輸、生物材 料、封堵材料等方面。
【附圖說明】
[0013] 圖1為本發(fā)明N-芐基甘氨酸乙酯形成凝膠的掃描電鏡照片。
【具體實(shí)施方式】
[0014] 下面結(jié)合具體實(shí)施例，對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。應(yīng)理解，以下實(shí)施例僅用于說明本 發(fā)明而非用于限制本發(fā)明的范圍，該領(lǐng)域的技術(shù)熟練人員可以根據(jù)上述發(fā)明的內(nèi)容作出一 些非本質(zhì)的改進(jìn)和調(diào)整。
[0015] 實(shí)施例1 本實(shí)施例的N-芐基甘氨酸乙酯有機(jī)小分子凝膠的制備方法如下： 將0.97g(0.005mol)N-芐基甘氨酸乙酯
|溶于2mL甲醇或 乙醇中，然后加入氫氧化鋰〇.43g(0.01mol)，混合均勻后靜置lh，向其中滴加 l.OmL濃鹽酸 (質(zhì)量濃度35%)混合均勻，pH顯示為7,體系迅速形成密實(shí)的白色凝膠。
[0016] 本實(shí)施例制備得到的N-芐基甘氨酸乙酯有機(jī)小分子凝膠的應(yīng)用如下： (1)凝膠對堿的響應(yīng)性轉(zhuǎn)變：向?qū)嵤├?制備的白色凝膠中滴加40%的氫氧化鈉水溶液 O.lmL，震蕩混合均勻，測得pH顯示為12,靜置數(shù)分鐘后，則白色凝膠逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)橥该魅芤骸?br>[0017] (2)凝膠對酸的響應(yīng)性轉(zhuǎn)變：向（1)得到的透明溶液中再次加入濃鹽酸0.4mL，混合 均勻后則溶液又瞬間轉(zhuǎn)變?yōu)榘咨z，此時測得溶液的pH為7。
[0018] (3)本實(shí)施例制備得到的N-芐基甘氨酸酯有機(jī)小分子凝膠作為封堵材料的實(shí)驗(yàn)： 在一燒杯內(nèi)，將9.7gN-芐基甘氨酸乙酯溶于20mL甲醇或乙醇中，然后加入氫氧化鋰4.3g，混 合均勻后靜置lh，然后向該燒杯的溶液中通入鹽酸氣體，期間不斷監(jiān)測pH值，當(dāng)測得pH達(dá)到 7時，透明溶液逐漸變成密實(shí)的凝膠。由此可見N-芐基甘氨酸酯及氫氧化鋰的醇溶液可以吸 收泄露的鹽酸氣體，并很快形成凝膠，可用于管道封堵和填充。
[0019] 實(shí)施例2 本實(shí)施例的N-芐基甘氨酸乙酯有機(jī)小分子凝膠的制備方法如下： 將0.97g(0.005mol)N-芐基甘氨酸乙酯溶于2mL甲醇或乙醇中，然后加入氫氧化鋰 0.54g(0.0125mol)，混合均勻后靜置lh，向其中滴加 l.OmL濃鹽酸（質(zhì)量濃度36%)混合均勻， pH顯示為7，體系迅速形成密實(shí)的白色凝膠。
[0020] 本實(shí)施例制備得到的N-芐基甘氨酸乙酯有機(jī)小分子凝膠的應(yīng)用如下： (1)凝膠對堿的響應(yīng)性轉(zhuǎn)變：向?qū)嵤├?制備的白色凝膠中滴加45%的氫氧化鈉水溶液 O.lmL，震蕩混合均勻，測得pH顯示為12,靜置數(shù)分鐘后，則白色凝膠逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)橥该魅芤骸?br>[0021] (2)凝膠對酸的響應(yīng)性轉(zhuǎn)變：向（1)得到的透明溶液中再次加入濃鹽酸0.4mL，混合 均勻后則溶液又瞬間轉(zhuǎn)變?yōu)榘咨z，此時測得溶液的pH為7。
[0022] (3)本實(shí)施例制備得到的N-芐基甘氨酸酯有機(jī)小分子凝膠作為封堵材料的實(shí)驗(yàn)： 在一燒杯內(nèi)，將9.7gN-芐基甘氨酸乙酯溶于20mL甲醇或乙醇中，然后加入氫氧化鋰5.4g，混 合均勻后靜置lh，然后向該燒杯的溶液中通入鹽酸氣體，期間不斷監(jiān)測pH值，當(dāng)測得pH達(dá)到 7時，透明溶液逐漸變成密實(shí)的凝膠。由此可見N-芐基甘氨酸酯及氫氧化鋰的醇溶液可以吸 收泄露的鹽酸氣體，并很快形成凝膠，可用于管道封堵和填充。
[0023] 實(shí)施例3 本實(shí)施例的N-芐基甘氨酸乙酯有機(jī)小分子凝膠的制備方法如下： 將0.97g(0.005mol)N-芐基甘氨酸乙酯溶于2mL甲醇或乙醇中，然后加入氫氧化鋰 0.49g(0.0115mol)，混合均勻后靜置lh，向其中滴加1.OmL濃鹽酸（質(zhì)量濃度35%)混合均勻， pH顯示為7，體系迅速形成密實(shí)的白色凝膠。
[0024]本實(shí)施例制備得到的N-芐基甘氨酸酯有機(jī)小分子凝膠的應(yīng)用如下： (1)凝膠對堿的響應(yīng)性轉(zhuǎn)變：向?qū)嵤├?制得的白色凝膠中滴加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為43%的氫氧 化鈉水溶液0. lmL，震蕩混合均勻，測得pH顯示為12，靜置數(shù)分鐘后，則白色凝膠逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)?透明溶液。
[0025] (2)凝膠對酸的響應(yīng)性轉(zhuǎn)變：向（1)得到的透明溶液中再次加入濃鹽酸（質(zhì)量濃度 35%)0.4mL，混合均勻后則溶液又瞬間轉(zhuǎn)變?yōu)榘咨z，此時測得溶液的pH為7。
[0026] (3)本實(shí)施例制備得到的N-芐基甘氨酸酯有機(jī)小分子凝膠作為封堵材料的實(shí)驗(yàn)： 在一燒杯內(nèi)，將9.7gN-芐基甘氨酸乙酯溶于20mL甲醇或乙醇中，然后加入氫氧化鋰4.9g，混 合均勻后靜置lh，然后向該燒杯的溶液中通入鹽酸氣體，期間不斷監(jiān)測pH值，當(dāng)測得pH達(dá)到 7時，透明溶液逐漸變成密實(shí)的凝膠。由此可見N-芐基甘氨酸酯及氫氧化鋰的醇溶液可以吸 收泄露的鹽酸氣體，并很快形成凝膠，可用于管道封堵和填充。
[0027] 實(shí)施例4 本實(shí)施例的N-芐基甘氨酸乙酯有機(jī)小分子凝膠的制備方法如下： 將0.97g(0.005mol)N-芐基甘氨酸乙酯溶于2mL甲醇或乙醇中，然后加入氫氧化鋰 0.54g(0.0125mol)，混合均勻后靜置lh，向其中滴加 l.OmL濃鹽酸（質(zhì)量濃度37%)混合均勻， pH顯示為7，體系迅速形成密實(shí)的白色凝膠。
[0028]本實(shí)施例制備得到的N-芐基甘氨酸酯有機(jī)小分子凝膠的應(yīng)用如下： (1)凝膠對堿的響應(yīng)性轉(zhuǎn)變：向?qū)嵤├?制備的白色凝膠中滴加40%的氫氧化鈉水溶液 O.lmL，震蕩混合均勻，測得pH顯示為12,靜置數(shù)分鐘后，則白色凝膠逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)橥该魅芤骸?[0029] (2)凝膠對酸的響應(yīng)性轉(zhuǎn)變：向（1)得到的透明溶液中再次加入濃鹽酸（質(zhì)量濃度 36%)0.4mL，混合均勻后則溶液又瞬間轉(zhuǎn)變?yōu)榘咨z，此時測得溶液的pH為7。
[0030] 實(shí)施例5 本實(shí)施例的N-芐基甘氨酸乙酯有機(jī)小分子凝膠的制備方法如下： 將0.97g(0.005mol)N-芐基甘氨酸乙酯溶于3.8mL甲醇或乙醇中，然后加入氫氧化鋰 0.43g(0.0 lmol)，混合均勻后靜置lh，向其中滴加1. OmL濃鹽酸（質(zhì)量濃度35%)混合均勻，pH 顯示為7，體系迅速形成密實(shí)的白色凝膠。
[0031 ]本實(shí)施例制備得到的N-芐基甘氨酸乙酯有機(jī)小分子凝膠的應(yīng)用如下： (1)凝膠對堿的響應(yīng)性轉(zhuǎn)變：向?qū)嵤├?制備的白色凝膠中滴加40%的氫氧化鈉水溶液 O.lmL，震蕩混合均勻，測得pH顯示為12,靜置數(shù)分鐘后，則白色凝膠逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)橥该魅芤骸?[0032] (2)凝膠對酸的響應(yīng)性轉(zhuǎn)變：向（1)得到的透明溶液中再次加入濃鹽酸0.4mL，混合 均勻后則溶液又瞬間轉(zhuǎn)變?yōu)榘咨z，此時測得溶液的pH為7。
[0033] (3)本實(shí)施例制備得到的N-芐基甘氨酸酯有機(jī)小分子凝膠作為封堵材料的實(shí)驗(yàn)： 在一燒杯內(nèi)，將9.7gN-芐基甘氨酸乙酯溶于38mL甲醇或乙醇中，然后加入氫氧化鋰4.3g，混 合均勻后靜置lh，然后向該燒杯的溶液中通入鹽酸氣體，期間不斷監(jiān)測pH值，當(dāng)測得pH達(dá)到 7時，透明溶液逐漸變成密實(shí)的凝膠。由此可見N-芐基甘氨酸酯及氫氧化鋰的醇溶液可以吸 收泄露的鹽酸氣體，并很快形成凝膠，可用于管道封堵和填充。
[0034] 實(shí)施例6 本實(shí)施例的N-芐基甘氨酸乙酯有機(jī)小分子凝膠的制備方法如下： 將0.97g(0.005mol)N-芐基甘氨酸乙酯溶于2.5mL甲醇或乙醇中，然后加入氫氧化鋰 0.43g(0.0 lmol)，混合均勻后靜置lh，向其中滴加1. OmL濃鹽酸（質(zhì)量濃度35%)混合均勻，pH 顯示為7，體系迅速形成密實(shí)的白色凝膠。
[0035] 本實(shí)施例制備得到的N-芐基甘氨酸乙酯有機(jī)小分子凝膠的應(yīng)用如下： (1)凝膠對堿的響應(yīng)性轉(zhuǎn)變：向?qū)嵤├?制備的白色凝膠中滴加40%的氫氧化鈉水溶液 O.lmL，震蕩混合均勻，測得pH顯示為12,靜置數(shù)分鐘后，則白色凝膠逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)橥该魅芤骸?[0036] (2)凝膠對酸的響應(yīng)性轉(zhuǎn)變：向（1)得到的透明溶液中再次加入濃鹽酸0.4mL，混合 均勻后則溶液又瞬間轉(zhuǎn)變?yōu)榘咨z，此時測得溶液的pH為7。
[0037] (3)本實(shí)施例制備得到的N-芐基甘氨酸酯有機(jī)小分子凝膠作為封堵材料的實(shí)驗(yàn)： 在一燒杯內(nèi)，將9.7gN-芐基甘氨酸乙酯溶于25mL甲醇或乙醇中，然后加入氫氧化鋰4.3g，混 合均勻后靜置lh，然后向該燒杯的溶液中通入鹽酸氣體，期間不斷監(jiān)測pH值，當(dāng)測得pH達(dá)到 7時，透明溶液逐漸變成密實(shí)的凝膠。由此可見N-芐基甘氨酸酯及氫氧化鋰的醇溶液可以吸 收泄露的鹽酸氣體，并很快形成凝膠，可用于管道封堵和填充。
[0038] 實(shí)施例7 本實(shí)施例的N-芐基甘氨酸甲酯有機(jī)小分子凝膠的制備方法如下： 將0.90g( 0.005mo 1 )N-芐基甘氨酸甲酯（
溶于1.8mL甲醇或 乙醇中，然后加入氫氧化鋰〇. 54g(0.0125mo 1)，混合均勻后靜置lh，向其中滴加1. OmL濃鹽 酸(質(zhì)量濃度37%)混合均勻，pH顯示為7,體系迅速形成密實(shí)的白色凝膠。
[0039] 本實(shí)施例制備得到的N-芐基甘氨酸甲酯有機(jī)小分子凝膠的應(yīng)用如下： (1)凝膠對堿的響應(yīng)性轉(zhuǎn)變：向?qū)嵤├?制得的白色凝膠中滴加40%的氫氧化鈉水溶液 O.lmL，震蕩混合均勻，測得pH顯示為12,靜置數(shù)分鐘后，則白色凝膠逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)橥该魅芤骸?br>[0040] (2)凝膠對酸的響應(yīng)性轉(zhuǎn)變：向（1)得到的透明溶液中再次加入濃鹽酸（質(zhì)量濃度 37%)0.4mL，混合均勻后則溶液又瞬間轉(zhuǎn)變?yōu)榘咨z，此時測得溶液的pH為7。
[0041] (3)本實(shí)施例制備得到的N-芐基甘氨酸甲酯有機(jī)小分子凝膠作為封堵材料的實(shí) 驗(yàn)：在一燒杯內(nèi)，將9. OgN-芐基甘氨酸甲酯溶于18mL甲醇或乙醇中，然后加入氫氧化鋰 5.4g，混合均勻后靜置lh，然后向該燒杯的溶液中通入鹽酸氣體，期間不斷監(jiān)測pH值，當(dāng)測 得pH達(dá)到7時，透明溶液逐漸變成密實(shí)的凝膠。由此可見N-芐基甘氨酸酯及氫氧化鋰的醇溶 液可以吸收泄露的鹽酸氣體，并很快形成凝膠，可用于管道封堵和填充。
[0042]以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征以及本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技 術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說明書中描述的只是說明 本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會有各種變化和改進(jìn)，這些 變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及 其等效物界定。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種N-芐基甘氨酸醋有機(jī)小分子凝膠的制備方法，其特征在于步驟如下：向N-芐基 甘氨酸醋的醇溶液中加入氨氧化裡，室溫下靜置1小時，然后加入濃鹽酸，調(diào)節(jié)抑到7,形成 N-芐基甘氨酸醋有機(jī)小分子凝膠;所述N-韋基甘氨酸酷的結(jié)構(gòu)式如下：其中，R為乙基或甲基。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的N-芐基甘氨酸醋有機(jī)小分子凝膠的制備方法，其特征在于:所 述N-芐基甘氨酸醋的醇溶液的濃度為0.25g/mk0.5g/mL。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的N-芐基甘氨酸醋有機(jī)小分子凝膠的制備方法，其特征在于:所 述N-芐基甘氨酸醋的醇溶液為N-芐基甘氨酸醋的甲醇溶液或N-芐基甘氨酸醋的乙醇溶液。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的N-芐基甘氨酸醋有機(jī)小分子凝膠的制備方法，其特征在于:所 述N-芐基甘氨酸醋與氨氧化裡的摩爾比為1:2~1:2.5。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的N-芐基甘氨酸醋有機(jī)小分子凝膠的制備方法，其特征在于:所 述濃鹽酸的質(zhì)量濃度為35~37%。6. 利用權(quán)利要求1~5中任一項(xiàng)所述的N-芐基甘氨酸醋有機(jī)小分子凝膠的制備方法制備 得到的N-芐基甘氨酸醋有機(jī)小分子凝膠作為智能軟物質(zhì)材料的應(yīng)用，其特征在于：向N-節(jié) 基甘氨酸醋有機(jī)小分子凝膠中加入氨氧化鋼水溶液，調(diào)節(jié)抑到12,則凝膠轉(zhuǎn)變?yōu)槿芤?，再?向溶液加入濃鹽酸，調(diào)節(jié)pH到7，則又再次形成凝膠，實(shí)現(xiàn)酸堿多次調(diào)控。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的N-芐基甘氨酸醋有機(jī)小分子凝膠作為智能軟物質(zhì)材料的應(yīng) 用，其特征在于:所述氨氧化鋼水溶液的質(zhì)量濃度為40~45%。8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的N-芐基甘氨酸醋有機(jī)小分子凝膠作為智能軟物質(zhì)材料的應(yīng) 用，其特征在于:所述濃鹽酸的質(zhì)量濃度為35~37%。
【文檔編號】C08G83/00GK105906819SQ201610424274
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年6月15日
【發(fā)明人】靳清賢, 方少明, 丁瑞敏, 張悅凝, 王文玲, 孫全龍, 李恩洋, 李璐璐
【申請人】鄭州輕工業(yè)學(xué)院