壳聚糖金属配合物与壳聚糖衍生物的合成及应用研究

摘要

壳聚糖是天然高分子甲壳素脱乙酰化后的产物，是由2-氨基-2-去氧-D-葡萄糖单元和2-乙酰基-2-去氧-D-葡萄糖单元组成。壳聚糖既具有良好的生物活性，又对金属离子有良好的配位作用，引起了广泛关注。壳聚糖及其衍生物已被广泛应用在很多领域，如药物载体、酶固定化、吸附剂、金属富集和分离等。本文采用不同的合成路线合成了两种壳聚糖金属配合物—壳聚糖银配合物、壳聚糖铜配合物和两种壳聚糖的β-环糊精衍生物。采用紫外-可见光谱、红外光谱、元素分析、核磁共振等手段对壳聚糖金属配合物和壳聚糖的β-环糊精衍生物进行了表征，推测了配合物的分子式和结构式。研究了壳聚糖对金属离子的吸附动力学机理和壳聚糖的β-环糊精衍生物对p-硝基苯酚和碘的吸附性能。全文主要包括以下几个部分： 第一章壳聚糖及其衍生物的研究进展与应用综述 引用中外文献102篇对近十年来壳聚糖与金属离子配合物的研究和壳聚糖衍生物的研究进行了文献综述。 第二章壳聚糖银(Ⅰ)配合物的合成及吸附动力学 研究了壳聚糖对Ag(Ⅰ)的吸附行为，并且对吸附反应过程中的动力学问题和吸附反应机理进行了探索。壳聚糖与Ag(Ⅰ)发生了配位作用，对配合物进行了紫外-可见光谱、红外光谱、元素分析、核磁共振等一系列表征，以此推测了配合物的分子式和结构式。该配合反应的最佳条件为：50℃，pH=3，壳聚糖对Ag(Ⅰ)最大吸附量为267.98mg·g-1。其吸附行为符合Freundich吸附等温式。此反应是一级反应，30℃时，速率常数为0.0410h-1。吸附反应的活化能Ea=21.92kJ·mol-1。 第三章壳聚糖Cu(Ⅱ)配合物的合成及吸附性能研究 研究了高脱乙酰度壳聚糖对Cu(Ⅱ)离子的吸附动力学，并对吸附反应机理进行了探索。对吸附条件进行优化，得到较为理想的产物。用红外光谱、元素分析、核磁共振对配合物的组成进行了表征，推测了其分子式和结构。该配合反应的最佳条件为：40℃，pH=3.6，壳聚糖对Cu(Ⅱ)最大吸附量为52.40mg·g-1。壳聚糖与Cu(Ⅱ)离子发生了化学吸附作用，此吸附配位反应是一级反应，25℃时，其吸附反应速率常数是0.0685h-1，吸附反应的表观活化能Ea为5.60kJ·mol-1。第四章具有包络作用的壳聚糖的合成及其吸附性能 以壳聚糖和β-环糊精为原料，采用醛基和氨基形成席夫碱再以硼氢化钠还原碳氮双键的方法，合成了一种壳聚糖的衍生物CTS-β-CD，研究了不同条件下该衍生物对p-硝基苯酚的吸附行为。研究结果表明：该衍生物对p-硝基苯酚具有良好的吸附能力。当p-硝基苯酚的初始质量浓度在(50～350)mg·L-1范围内时，其吸附曲线符合Langmuir等温吸附方程；其最佳吸附条件为：p-硝基苯酚150mg·L-1，pH=11.2，35℃，此时吸附量为83.76mg·g-1，比未衍生的壳聚糖的最大吸附量29.20mg·g-1大54.56mg·g-1。 第五章壳聚糖接枝β-环糊精的超声合成及其对碘的吸附性能研究 将超声波方法应用于壳聚糖接枝β-环糊精的合成研究中，制备出高接枝率的交联产物CTS-β-CD。用该法制备得到的产物固载化β-环糊精的量为49.12μmol·g-1，比文献报道增大了24.12μmol·g-1。并研究了这种衍生物对常用外科消毒剂—碘的吸附性能。结果表明：壳聚糖接枝β-环糊精衍生物对碘具有良好的吸附性能。该吸附反应在3d后平衡。反应温度25℃时，在碘的初始浓度为12.75mg·mL-1时，吸附量达到598.3mg·g-1。

目录

文摘

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第一章壳聚糖及其衍生物的研究与应用进展

1引言

2壳聚糖的结构、性质及应用

3壳聚糖及其衍生物的吸附性能研究

4壳聚糖的衍生物

5壳聚糖及其衍生物的应用研究

6展望

7选题思路和研究内容

第二章壳聚糖银(Ⅰ)配合物的合成及吸附动力学

1引言

2实验部分

3结果与讨论

4结论

第三章壳聚糖Cu(Ⅱ)配合物的合成及吸附性能研究

1引言

2实验部分

3结果与讨论

4结论

第四章具有包络作用的壳聚糖的合成及其吸附性能

1引言

2实验部分

3结果与讨论

4结论

第五章接枝β-环糊精的壳聚糖超声合成及其对碘的吸附性研究

1引言

2实验部分

3结果与讨论

4结论

参考文献

致谢

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