分子烙印聚合物的制備、性能和識別機(jī)理研究.pdf

1、分子烙印技術(shù)(Molecularimprintingtechnology，MIT)是近十年才發(fā)展起來的一種新興的分子識別技術(shù)。它針對特定的研究對象(模板分子)，選擇適當(dāng)?shù)墓δ軉误w和交聯(lián)劑，在模板分子存在下，聚合得到高度交聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)聚合物，移去模板分子后，得到對模板分子具有記憶效應(yīng)的分子識別材料-分子烙印聚合物(Molecularlyimprintedpolymer，MIP)。由于MIP對烙印分子具有選擇性、預(yù)定性和實用性，在分離科學(xué)、有機(jī)

2、化學(xué)、分析化學(xué)的各個領(lǐng)域，如色譜分離、固相萃取、化學(xué)仿生傳感器、催化反應(yīng)等方面都顯示具有良好的應(yīng)用前景。近年來對MIP的的研究在國際上己成為一個熱門課題。本論文對分子烙印聚合物的制備、性能和分子識別機(jī)理進(jìn)行了較深入的研究，主要包括以下內(nèi)容： (1)分別以桑色素、麻黃堿、茜素，胃復(fù)安、諾氟沙星，雙酚A等為模板分子，根據(jù)模板分子的結(jié)構(gòu)特征，設(shè)計了用不同的方法制備相應(yīng)的MIP，并對制備各種MIP的工藝條件進(jìn)行了優(yōu)化研究；用紅外光譜、掃

3、描電鏡、熱重分析、粒度分析等現(xiàn)代分析測試手段表征了MIP的結(jié)構(gòu)和物理性能；采用平衡結(jié)合實驗和底物選擇性實驗考察了MIP對底物的結(jié)合性能；用Scatchard模型評價了MIPs的結(jié)合位點對模板分子的識別特性。結(jié)果表明所制備的MIPs對相應(yīng)模板分子有良好的識別性能。 (2)用1HNMR研究了功能單體與模板分子相互作用情況。研究發(fā)現(xiàn)，一個MIP的分子識別性能與由1HNMR譜顯示出來的功能單體-模板分子相互作用的大小具有密切相關(guān)性。模板

4、分子與功能單體發(fā)生作用后，相關(guān)質(zhì)子的化學(xué)位移會發(fā)生改變，并且，相互作用越大，這種改變也越大。雙酚A與功能單體2-乙烯基吡啶發(fā)生作用后，其質(zhì)子的化學(xué)位移發(fā)生改變，在不同致孔劑中，變化的幅度不同，改變幅度越大，BPA與2-乙烯基吡啶的相互作用越強(qiáng)，在這種致孔劑中它們之間在聚合前生成的復(fù)合物越穩(wěn)定。結(jié)合實驗的結(jié)果也表明，在這種致孔劑中制備的MIP具有更好的分子識別能力。當(dāng)用1HNMR實驗研究模板分子胃復(fù)安和功能單體之間的相互作用時，也得到類似

5、的結(jié)論。這樣就把化學(xué)位移變化的大小，模板分子-功能單體相互作用的大小，聚合物的分子識別能力這三者之間聯(lián)系起來。此研究結(jié)果表明，借助1HNMR實驗可以預(yù)言用所選擇的功能單體和致孔劑制備的MIP的烙印效果。1HNMR實驗可以為分子識別機(jī)理提供很多有用的信息，在實驗中指導(dǎo)我們快速選擇合適的功能單體和致孔劑，從而快速地制備出高效的MIP。 (3)研究了在水溶液或極性溶劑中的進(jìn)行有效分子烙印的方法。 根據(jù)配位原理，利用Cu(Ⅱ)的

6、配位作用，設(shè)計并制備了蒽醌類化合物茜素(Mizarin)與Cu(Ac)2配合物的分子烙印聚合物。該分子烙印聚合物在甲醇溶液中對模板分子具有較好的的識別能力。 β-環(huán)糊精(β-CD)具有固定大小的空腔，并有腔內(nèi)疏水，腔外親水的特征。本研究中將(β-CD)引入分子烙印中，把β-CD或其衍生物與其它的功能單體聯(lián)合使用，把β-CD本身所具有的分子識別能力與分子烙印所具有的分子識別能力結(jié)合起來，用于實現(xiàn)在含水介質(zhì)中的分子烙印。以雙甲基丙烯

7、酰-β-CD和2-(二乙基胺基)乙基甲基丙烯酸酯為功能單體，制備了諾氟沙星的分子烙印聚合物。以β-環(huán)糊精為功能單體，用甲苯-2，4-二異氰酸酯(TDI)做交聯(lián)劑，制備了雙酚A的分子烙印聚合物，這些分子烙印聚合物在含水介質(zhì)中或極性溶劑中對相應(yīng)的模板分子都具有優(yōu)良的識別能力。 (4)把分子烙印聚合物與等質(zhì)量的粘和劑(CaSO4·1/2HO)用水調(diào)和，可以把MIP制備成薄層色譜固定相，用桑色素的烙印聚合物制備的薄層板可以把模板分子從結(jié)