胆酸分子印迹聚合物的设计合成与吸附性能研究

摘要

分子印迹技术是集众多学科的优势发展起来的一门新型技术，利用此技术制备的聚合物可以对目标分子具有特殊的识别性能和结合能力，近年来在手性分离、固相萃取、人工模拟抗体、生物传感器以及酶催化等领域取得了突飞猛进的发展。 胆酸是人体内的一类重要的甾类化合物，在人体内经过肠肝循环而维持恒定的水平，并在一些生理过程中起到关键的作用。胆酸分子内具有刚性的甾环结构和两亲的分子性质。胆酸及其衍生物具有一些有趣的性质，在高分子合成、药物前体设计以及临床研究中都具有重要的价值。设计制备高吸附和识别性能的胆酸吸附材料具有重要的意义和应用前景。 本文将分子印迹技术应用于胆酸分子，根据胆酸分子的结构和性质，设计了依据分子自组装和分子预组织方法合成制备胆酸分子印迹聚合物的路线，通过平衡吸附实验对其结合能力进行了研究，并对分子间作用力的形成、合成条件、吸附条件等进行了讨论。具体内容如下： 第一章为前言，介绍了分子印迹技术的一般原理、应用以及在甾类分子印迹领域内的发展，提出了本文的选题目的以及实验设计。 第二章中，选用丙烯酰胺为功能单体，以聚丙烯酰胺为聚合物母体，在水溶液内利用分子间氢键作用制备了胆酸的印迹聚合物，在同样体系内对胆酸进行吸附时，结合速率常数为5.0×10-5s-1，印迹聚合物的最大吸附量为19.2μmol/g，印迹因子达到1.38。 第三章中，以4-乙烯基吡啶为功能单体利用静电作用合成了胆酸的分子印迹聚合物。对预聚物的研究表明胆酸和4-乙烯吡啶分子之间可以按照1：1的比例形成分子间复合物。在水溶液中对胆酸进行吸附时，其结合速率常数为3.0×10-4s-1。胆酸和4-乙烯吡啶在投料比1：24的条件下达到最优化条件，最大吸附能力为303.3μmol/g，印迹因子为2.40。印迹聚合物对胆酸的吸附是静电作用与疏水作用的联合作用，且溶液的pH值可以影响静电作用力的强弱，在弱酸性条件下可获得较好的选择结果。 第四章中，通过在胆酸上引入甲基丙烯酰基合成了一种含有胆酸的可聚合单体-甲基丙烯酰基胆酸甲酯，并依据分子预组织的基本原理合成了胆酸的分子印迹聚合物。该聚合物在极性较小的有机溶剂中可以表现出较强的吸附能力和选择性能。在乙酸乙酯中，印迹聚合物和空白聚合物的最大吸附能力分别为344.8和43.6μmol/g，印迹因子达到7.90，其结合速率常数为2.1×10-4s-1。Scatchard分析表明，在印迹聚合物中存在着两种作用力大小不同的结合位点，而空白聚合物中只存在一类结合位点。对不同分析底物的比较实验表明，印迹聚合物可以更有效的选择性结合胆酸，并可以区分结构上微小的差别，“记忆效应”是功能基团空间排布和分子大小形状双重作用的结果。 本论文的主要创新工作在于：1)本文依据胆酸的分子结构，全面的设计了合成路线，从分子自组装和分子预组织两个方面对制备方法进行了研究； 2)本文探讨了在水溶液中制备印迹聚合物和吸附的结果，这是分子印迹聚合物目前发展的主要方向之一； 3)本文着重讨论了分子间作用力的形成以及影响它的诸种因素，其中包括分子间复合物的化学计量比，不同交联剂以及不同交联度条件下聚合物结合能力的不同，不同致孔剂对于选择性能的影响，不同模板加入量条件下的聚合物吸附能力的不同，不同吸附底液以及缓冲溶液pH值大小对吸附能力的影响等。这些结果将会为胆酸印迹聚合物的制备与应用提供实验基础。

目录

文摘

英文文摘

南开大学学位论文版权使用授权书和原创性声明

第一章前言

1.1分子印迹技术的简介

1.1.1分子印迹技术的起源

1.1.2分子印迹技术的基本原理、理论和方法

1.1.3分子印迹聚合物的表征

1.1.4分子印迹聚合物的测试

1.1.5分子印迹聚合物的应用

1.1.6分子印迹技术的发展前景

1.2分子印迹技术在甾类分子识别和分析中的应用

1.2.1甾类分子简介

1.2.2分子印迹技术在甾类分子体系中的发展

1.2.3甾类分子印迹应用的前景展望

1.3本文论题的提出及设计思想

参考文献

第二章以丙烯酰胺为功能单体合成胆酸分子印迹聚合物

2.1前言

2.2实验部分

2.3结果与讨论

本章小结

参考文献

第三章以4-乙烯吡啶为功能单体合成胆酸分子印迹聚合物

3.1前言

3.2实验部分

3.3结果与讨论

本章小结

参考文献

第四章利用分子预组织方法合成胆酸分子印迹聚合物

4.1前言

4.2实验部分

4.3结果与讨论

本章小结

参考文献

全文结论及工作展望

致谢

个人简历