聚离子液体对氨基酸的高效识别及在此基础上构建的聚合物网络负载催化剂的制备及应用

摘要

离子液体由于自身结构和所携带的原子基团，使其可以实现对某种物质的特异性检测;除此之外，离子液体不但能促进反应速度，而且能够提高反应的选择性，因此近几年离子液体在不对称合成反应获得快速发展。聚离子液体具有离子液体和聚合物共同的性质，相比小分子离子液体来讲，可以通过聚合物主链和侧链更有效地调整其结构，更有利于高效识别体系和负载催化体系的构建。
　　实验研究发现，聚离子液体可以在水中高灵敏度和有选择性检测三种碱性氨基酸:精氨酸、赖氨酸和组氨酸，并且聚离子液体和L-脯氨酸之间能够形成强的非共价键作用力（具有强的识别作用），基于以上思路，本文我们设计合成了负载手性L-脯氨酸的聚合物网络催化剂。具体内容如下:
　　①在水中实现氨基酸的裸眼识别对于生物分析有着十分重要的意义。本文中，通过可逆加成-断裂链转移聚合（RAFT聚合）制备了不同链长的新型聚离子液体化学传感器，研究水和乙醇中同多种氨基酸的相互作用，并通过裸眼颜色变化和紫外可见分光光度计对聚离子液体同氨基酸的识别性能进行研究，发现这些聚离子液体在水中可以用于高灵敏度和有选择性检测三种碱性氨基酸（精氨酸、赖氨酸和组氨酸），并且这种识别性能随着聚合物分子量的增大而提高。通过分析，聚离子液体在水中识别作用主要依赖于聚集效应和极化效应，并且这种识别作用是通过与羧基的相互作用来实现的。
　　②在上述实验的基础上，通过聚离子液体同L-脯氨酸单体之间的强相互作用，合成聚合物网络负载催化剂，并将其应用到不对称催化反应。首先通过将聚离子液体和L-脯氨酸单体通过非键作用进行络合，接着通过手性单体自由基聚合的方法制备了负载手性催化剂的聚合物网络催化剂，同时，我们通过调控手性单体和聚合物离子液体的比例制备了一系列具有不同表面结构的聚合物网络体系，并进一步通过热重、扫描电镜、元素分析等手段对合成的催化剂进行结构和成分表征。最后，该类催化体系被应用直接催化不对称Aldol反应和多组分反应，相比于有机小分子催化剂，我们合成的这种聚合物网络负载催化剂具有更高的催化效率，且可以反复催化五次催化效率和选择性没有发生明显的变化。

目录

摘要

第一章 绪论

1．1 离子液体的特点及应用

1．1．1 离子液体的特点

1．1．2 离子液体在识别方面的应用

1．1．3 离子液体在催化方面的应用

1．1．4 离子液体在其他方面的应用

1．2 聚离子液体的特点及应用

1．2．1 聚离子液体的特点

1．2．2 聚离子液体在识别方面的应用

1．2．3 基于聚离子液体催化剂的合成与研究

1．3 本论文的研究意义和主要内容

第二章 聚离子液体化学传感器的制备及其对于不同氨基酸响应性能研究

2．1 引言

2．2 主要化学药品及规格

2．3 主要实验仪器

2．4 仪器测试方法

2．5 试剂的纯化和处理

2．6 实验部分

2．6．1 聚离子液体化学传感器的制备

2．6．2 聚离子液体化学传感器高效专一识别氨基酸受体的应用

2．7 产物的表征

2．7．1 聚离子液体的核磁(1H NMR)谱图

2．8 结果与讨论

2．8．1 乙醇中聚离子液体化学传感器与不同氨基酸的作用

2．8．2 水中聚离子液体化学传感器与不同氨基酸的作用

2．8．3 干扰实验

2．8．4 分子量对于识别能力的影响研究

2．9 本章小结

第三章 基于聚离子液体识别构建的聚合物网络负载催化剂的合成与表征

3．1 引言

3．2 主要化学药品及规格

3．3 主要实验仪器

3．4 仪器测试方法

3．5 试剂的纯化和处理

3．6．2 聚合物网络负载催化剂PILC-1的合成

3．6．5 聚合物网络负载催化剂PILC-4的合成

3．7 聚合物网络负载催化剂的表征

3．7．1 脯氨酸和PIL复合机理研究

3．7．2 聚合物网络负载催化剂的红外(FT-IR)谱图

3．7．3 聚合物网络负载催化剂的扫描电镜(SEM)图

3．7．4 聚合物网络负载催化剂的光电子能谱(XPS)谱图

3．7．5 聚合物网络负载催化剂的热重图(TG)

3．8 结果与讨论

3．8．3 光电子能谱(XPS)

3．8．4 热重(TG)

3．9 模型分析

3．1 0本章小结

第四章 聚合物网络负载催化剂在直接不对称Aldol反应及多组分反应中的应用

4．1 引言

4．2 主要化学药品及规格

4．3 主要实验仪器

4．4 聚合物网络负载催化剂在不对称合成反应中的应用

4．4．1 聚合物网络负载催化剂在直接不对称Adol反应的应用

4．4．2 聚合物网络负载催化剂在乙醇中催化多组分反应的应用

4．4．3 聚合物网络负载催化剂在乙腈中催化多组分反应的应用

4．4．4 聚合物网络负载催化剂在四氢呋喃中催化多组分反应的应用

4．4．5 聚合物网络负载催化剂在乙醇中催化不同底物多组分反应的应用

4．4．6 聚合物网络负载催化剂在乙醇中催化不同底物多组分反应的应用

4．4．7 聚合物网络负载催化剂在乙醇中催化多组分反应循环性能的研究

4．5 结果与讨论

4．6 本章小结

结论与展望

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文目录

致谢

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