小分子凝胶的分子动力学模拟和汉森溶解度参数研究进展

近年来,使用分子动力学(Molecular Dynamics,MD)模拟和汉森溶解度参数等计算方法,研究小分子凝胶行为备受关注。分子动力学模拟是一种基于经典力学的计算方法,用于理解小分子凝胶过程的首选技术之一,通过分子动力学模拟可以更精准地分析小分子凝胶的凝胶化趋势或组装行为,动态图形化地展现凝胶组装过程,有效揭示小分子凝胶因子结构与凝胶行为之间的关系,定量分析凝胶组装中的氢键、π-π堆积、范德华作用、离子键作用和疏溶剂作用等非共价键作用。通过对已知的凝胶/非凝胶分子进行分子动力学模拟,提取模拟数据中与凝胶行为相关的参数,并通过拟合Pearson相关系数衡量线性相关关系,最终实现预测某一类小分子是否可以凝胶化的目的。另一方面,根据汉森溶解度参数(Hansen Solubility Parameters,HSPs)发展形成的经验模型最具有代表性,该模型由分子之间的色散作用能量(δd)、极性作用能量(δp)和氢键能量(δh)确定三维空间(即汉森空间)的坐标点,根据该坐标点所在的范围可以确定有机小分子在特定的溶剂是否能形成凝胶。本文就近几年有机小分子凝胶领域分子动力学模拟和汉森溶解度参数中的一些工作进行综述,对凝胶的组装行为、非共价键作用对凝胶能力的调控和预测等方面作出评论。