高特异性分子印迹聚合物的设计、合理化组装及分子识别性能研究

摘要

分子印迹技术及其特异性分子识别能力在吸附、分离、传感、催化等领域中已获得了广泛的应用。 本文研究了印迹聚合物与底物的相互作用，深入探讨了提高分子识别的几种可行方法，并获得了提高其特异性的途径。研究以Boc-L-苯丙氨酸等分子为模板，以原位UV光谱为手段，对模板-底物的相互作用进行了深入的研究。研究表明，过高及过低的单体模板比，无法保证印迹与底物构像的互补性，因此不利于分子识别特异性的提高，而只有适量的单体用量才能获得最好的特异性。为抑制分子链段的运动，创新性地将金属离子(Co2+)的桥梁作用引入印迹的设计与合成。研究发现，与传统的合成方法相比，加入Co2+后合成的印迹聚合物分子识别能力获得了显著的提高。究其原因，是由于配位键远比氢键等相互作用强，从根本上约束了分子链段因热运动造成与模板构像的偏离，从而有效地提高了印迹的保真度。为实现对印迹识别过程的控制，本文还设计合成了具有智能化、可控性的印迹聚合物。在较低的温度时，合成印迹聚合物与传统印迹聚合物相似，可有效识别特定的底物。然而，当温度高于相变点时，印迹聚合物由于内部构像的变化，无法对分子进行有效的识别。本文在设计方法、印迹构像设计、分子识别过程智能化控制的研究中，构成了一个较为完整的体系，有利于促进印迹技术的应用和发展。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章文献综述

1.1引言

1.2分子印记的基本理论

1.2.1基本原理

1.2.2分子印记技术的分类

1.3分子印迹方法学及应用

1.3.1自组装

1.3.2吸附分离

1.3.3生物传感

1.3.4选择性催化

1.4存在的问题

1.5本课题的研究目的、意义和内容

1.5.1研究的目的和意义

1.5.2本课题研究的主要内容

第二章分子自组装对印记特异性能的影响

2.1前言

2.2实验试剂与仪器

2.2.1试剂

2.2.2实验仪器

2.3功能单体与模板间自组装实验

2.3.1溶液配制

2.3.2滴定实验

2.4分子印迹聚合物的制备

2.5分子印迹聚合物红外光谱

2.6气相色谱检测聚合物和底物的作用

2.7印迹聚合物吸附实验

2.8实验结果与讨论

2.8.1功能单体—模板间的合理组装

2.8.2红外光谱表征

2.8.3聚合物和底物的相互作用

2.8.4吸附曲线

2.8.5特异选择性识别

2.8 小结

第三章金属离子桥的引入对分子识别特异性的影响

3.1前言

3.2实验试剂与仪器

3.2.1试剂

3.2.2仪器

3.3功能单体、模板、金属离子间自组装研究

3.3.1配制滴定溶液

3.3.2滴定实验

3.4高选择性聚合物的合成

3.5分子印迹聚合物的物性表征

3.5.1电镜

3.5.2程序升温脱附

3.6分子印迹聚合物的吸附行为研究

3.7结果与讨论

3.7.1功能单体与模板的自组装以及金属组装支点的介入

3.7.2电镜扫描照片

3.7.3聚合物与底物相互作用及其特异性

3.7.4聚合物的特异吸附性

3.7.5热力学研究

3.8小结

第四章分子印迹及其识别过程的智能化及可控化设计

4.1引言

4.2实验仪器与试剂

4.2.1实验试剂

4.2.2仪器

4.3聚合物的制备

4.4溶胀率的测量

4.5印迹聚合物物性表征

4.6动态吸附-脱附循环伏安曲线的测定

4.7吸附曲线的测定

4.8结果与讨论

4.8.1电镜扫描照片

4.8.2温敏性材料对聚合物的溶胀比的影响

4.8.3特异吸附性和温敏性识别

4.8.4动力学模拟

4.8.5印迹-模板相互作用

4.9小结

参考文献

在校期间发表的论文

致谢