乙草胺印迹聚合物的分子设计及制备与性能研究

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1、工学硕士学位论文乙草胺印迹聚合物的分子设计及制备与性能研究RESEARCHONMOLECULARDESIGNANDPREPARATION&PROPERTIESOFMOLECULARLYIMPRINTEDPOLYMERWITHACETOCHLOR董存库哈尔滨工业大学2009年6月哈尔滨工业大学工学硕士学位论文攻读学位期间发表的学术论文................................................................................53哈尔滨工业大学硕士学

2、位论文原创性声明............................................................54致谢.......................................................................................................................55-VI-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文第1章绪论1.1分子印迹技术分子印迹技术是一种以制备对特定模板分子具有特异预定选择性高分子化合

3、物的技术。现代分子印迹技术是由Wulff科研小组在上世纪70年代首先提出的[1,2]。他们成功合成了由p-乙烯基苯基硼酸和4-硝基苯基-α-D-甘露糖苷（作为模板）的分子印迹聚合物，该聚合物对糖类和氨基酸及其衍生物具有很好的选择性。自从这一开创性的研究开始，分子印迹技术才越来越受到学术界和工业界的关注[3]。尤其是在1993年Mosbach[4,5]等人在《NATURE》上发表了有关茶碱分子印迹聚合物的报道后，分子印迹聚合物有了更广阔的应用领域。它除了原有的分离催化功能外，又有寻找与生物信息相关的多种生物传感和人

4、工抗体等功能，因此引起人们的广泛关注。1.1.1分子印迹技术的原理分子印迹技术的基本思想源于人们对抗原-抗体以及酶-底物专一性选择的认识，并可以用人工的方法合成与目标分子耦合的大分子化合物。其大致实现方法是，首先将模板分子与功能单体加入到溶剂中，模板分子可以与功能单体通过可逆共价作用或非共价作用形成复合物。接下来向其中加入交联剂和引发剂后，它们在模板和功能单体形成的复合物的周围发生聚合反应，形成刚性网状的高分子聚合物；然后，对模板分子进行洗脱处理，这样就在高分子共聚物中留下一个与模板分子在空间和结构上完全匹配，并

5、且含有可以与模板分子专一结合的功能基团的三维空穴结构[6]。该三维空间结构是由模板分子的结构和性质决定的。因此，形成的分子印迹聚合物(MolecularImprintedPolymers,MIPs)就可以对模板分子进行有选择性的结合或吸附。图1-1表示的就是MIPs合成过程的示意图。图1-1分子印迹过程示意图Fig.1-1Procedureofmolecularimprintingtechnology-1-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文MIPs对模板分子具有很高的特异选择性，具有与天然的识别系统抗恶劣环境的能力，

6、而且又表现出高度的稳定性和很长的使用寿命。具有合适官能团的功能单体在一定的溶剂中会与模板分子形成相互作用而聚集在其周围，形成模板分子-功能单体复合物体系。这样可以得到预定组织的非共价键的键合位点。功能单体和交联剂通过引发剂的引发和致孔剂的作用进行聚合，从而使功能单体上的功能基团在特定的空间取向上固定下来。然后，通过物理或化学的方法洗脱模板分子。这样就在印迹聚合物中留有在空间结构上与模板分子完全匹配，并具有分子特异性结合功能基的三维空穴。该空穴对模板分子具有专一的识别性。正是由于分子印迹聚合物中存在这样的专门识别特

7、异分子的空穴，所以他们在复杂的体系中选择专门的化合物；另一方面，也可以分子印迹的专属特性，将污染物从低浓度的环境体系中吸附到聚合物上，起到富集作用[7]。鉴于以上特点，分子印迹技术可以用于处理饮用水中各类污染物的研究中。该技术具有方法简单、成本低和效率高的优点，很好地弥补了水处理常规方法以及其它高技术方法中的缺陷。1.1分子印迹技术的方法分子印迹技术的分类方法有多种。按照功能单体与模板分子结合方式的不同，分子印迹技术可分为预组织法和自组装法两种基本方法。除少数使用金属配位作用这种结合方式以外[8~10]，大多数都

8、可归纳为这两种[11,12]。1.1.1预组织法预组织法又称共价法，最早是由Wulff小组在20世纪70年代初期首先提出的。在聚合前，模板分子与功能单体首先以可逆的共价键相互结合，然后在与交联剂共聚后，得到具有高交联度的聚合物；最后，通过化学方法断裂模板分子与功能单体之间的共价键，释放模板分子，最终产生共价型的分子印迹聚合物。由于该印迹聚合物的结构中具有与模板分子互补，而