近年来，有机小分子凝胶由于其在药物传输，传感、消除污染物，光 电，光化学等方面的潜在应用，吸引了人们的注意。 1974 年， Flory 对超分子凝 胶这一概念进行了比较明确的阐述，与大分子凝胶和无机物凝胶不同，小分子凝胶 的美在于其有序性，小分子凝胶是凝胶因子利用非共价键进行自组装而形成的三维空 间网状结构，这种空间网状结构可以固定溶剂分子，使溶剂分子失去流动性，形成凝 胶态。非共价键包括氢键、 π-π 堆积作用、范德华力、亲水-疏水作用、静电作用 等。

凝胶更易被识别而不易被定义。直 到今天， 在凝胶领域，凝胶的不确定性和不可预测性还是一个非常重要的问题。正是 由于这些问题的存在所以人们对低分子量凝胶（分子量≤3000）的性质与结构方面的 关系产生了极大的兴趣。人们对凝胶研究的兴趣不仅是理解其自组装过程中的原理而 且还要对其未来的潜在应用进行开发。在过去。低分子量凝胶并不能引起人们太大的 兴趣，人们只是把凝胶当作实验过程中发现的一种意外现象。直到 1930 年，人们发 现了第一种凝胶并对其性质应用进行了研究，这才极大的促进了研究凝胶的步伐，并 且开始在分子水平“定制”凝胶材料。

第一次人们开始尝试设计低分子量凝胶是在 90 世纪中期[40-43]，低分子量凝胶从 一种意外发现到成为一门分子工程科学经历了很多年。之后人们发现凝胶具有刺激 响应性，通常依据外界条件如酸碱值、光照、磁场、温度等或者自身溶剂的改变而发 生变化，因此凝胶开始向“智能化”方向发展。凝胶作为一种新型材料，还有很多的 潜在应用等待开发。

有机凝胶因子的典型结构

1 糖类衍生物

糖类衍生物主要是由于分子内和分子间氢键作用，从而形成凝胶。 Shinkai等人研究了大量的有机糖苷类有机凝胶因子，发现其在大多数非极性溶剂如正己 烷、苯、四氯化碳、环己烷、甲苯等具有良好的凝胶作用，而对于极性溶剂则无法形 成凝胶。进一步研究发现，不同构象的糖苷类化合物凝胶能力不同。

2 酰氨(脲)类化合物

酰胺类化合物中存在氨基氢和羰基氧， 容易形成氢键，当分子中含有适当数量的 氨基和羰基时，分子内和分子间就容易通过氢键产生自聚集，形成稳定的凝胶。 M Kimura于 2004 年合成了一种酰胺类化合物，发现当烷基链大于 10 时 对于非极性溶剂具有很好的凝胶能力。

当糖类分子引入酰胺基团后，可提高分子的水溶性，形成水凝胶 。

3 联（并）苯类衍生物

此种衍生物主要依靠芳环间的 π-π 堆积作用形成凝胶。科学家发现 一系列蒽醌类衍生物，发现化合物 在常见溶剂中均可形成凝胶， 主要驱动力就 是芳香堆积作用， 且烷基链越长形成凝胶能力越强。

4 氨基酸类衍生物

此类化合物中含有氨基酸基团， 形成凝胶的驱动力来自氨基和羰基的氢键作 用。 L-赖氨酸类化合物对大多数常见溶剂如丙酮，四氢呋喃，乙腈，环 己烷，乙醇等都有具有较好的凝胶能力。 环二肽化合物本身带有两个氨基、 两个羰基，具有很好的凝胶能力，特别是当 R 基为苄基， R’为异丁基时，凝胶能力更 为出众。

5 盐类衍生物

这类物质形成凝胶驱动力不仅可以来自氢键，还可以依靠静电作用，具有其他类 型凝胶因子不具备的特性，故十分受人青睐。例如，有机钠盐化合物可以在甲 醇、乙醇、丙酮能有机溶剂中形成凝胶，此外还可以利用其制备出吡啶卤代有机盐 类化合物 ，这类化合物可以在 THF， DMSO，甲苯，氯苯等溶剂中形成 凝胶。

有机小分子凝胶的应用

1 制备敏感性凝胶

随着对凝胶研究的深入， 人们发现绝大多数的凝胶因子对外界刺激具有响应性，譬如 2， 3-二壬基氧吩嗪（DNON）对酸碱敏感，酸性条件下形成凝胶，碱性条件 下则转变为溶胶； 某些含偶氮苯基的凝胶因子对光敏感，光照可以改变分子自组 装方式.还有的凝胶因子加入某些卤素离子会促使凝胶-溶胶转化并发生颜色的改变。研究者发现在 2，6-二羟基萘和 AOT 凝胶因子中加入铁盐可以形成磁敏感性凝胶，凝胶因子对外界刺激具有响应性这一性质未来可用于合成智能材料。

2 合成无机纳米材料

凝胶因子在不同溶剂中有不同的组装形式，可以形成多种结构，例如棒状、层状、 线装、网状等。 研究者利用凝胶因子微观结构作为模版制备出新型纳 米结构材料。 另外还可利用四乙基硅凝胶因子制备管状、带状、螺旋等手性硅纳米纤 维束。

3 制备固体燃料与电解质

凝胶制备电解质就是向凝胶因子中混入一定量的电解质， 从而提高凝胶因子的电 荷转移能力。凝胶电解质不易泄漏、挥发，具备很好的机械性能。科学家报道了山梨醇缩醛衍生物对 3-甲氧基丙腈基质的电解质凝胶，可用于太阳能电池。

4 应用于药物缓释

利用于药物方面的凝胶必须具有水溶性，一般用水凝胶作为载体。 据报道，万 古霉素联结芳香茈凝胶因子制备成的水凝胶不但药物作用没有消失，而且还能达到药 物缓释的目的。 科研者发现 8-氨基喹啉和 2-羟基喹啉在凝胶因子 N， N’-二苯甲 酰基半胱氨酸(DBC)的水凝胶具有相似行为。
 

化学慧定制合成事业部摘录