模板聚合和分子印迹技术

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1、第六章模板聚合和分子印迹技术在自然界的生命代谢、繁衍和生物进化过程中，各色各样的分子模板过程往往起着极其重要的作用。模板聚合DNA在复制时，首先是组成双螺旋的二条链先拆分成两条单链，以DNA单链为模板，按照碱基互补原则合成出一条互补的新链，这样新形成的两个子代DNA分子就与原来DNA分子的碱基顺序完全一样。在酶催化的反应中，第一步是酶与底物形成酶-底物中间复合物。当底物分子在酶作用下发生化学变化后，中间复合物再分解成产物和酶。人类在认识宏观世界的过程中，发明了以“模板”原理为基础复制物件的各种制造工艺(如铸造等)。在分子水平上采用“模板原理”进行化学反应

2、，特别是生物化学反应则是近30年来的事情。1986年德国人G.Wulff首次提出模板聚合物的合成原理及其在分离、催化和生物医学领域的应用前景。时至今天，模板聚合和模板合成已经成为高分子化学和生物合成领域最受瞩目的研究领域。指单体在具有特定结构的聚合物存在下进行的聚合反应，这些特定结构的聚合物对单体的聚合起着模板作用，例如，它们能加速聚合反应；新生成的聚合物的结构和性能等方面都能受模板的影响，甚至生成物可以成为模板的模制品或复制品。在聚合体系中能控制聚合反应的高分子链称为高分子模板，用高分子模板与单体聚合称为铸型反应或模板聚合。利用模板聚合可以控制聚合物分

3、子的结构，如甲基丙烯酸甲酯在二甲基甲酰胺（DMF）溶液中的光聚合，若加入有规立构聚甲基丙烯酸甲酯作为高分子模板，单体链增长反应就在模板上继续进行，大大地加速了聚合反应速率，获得与模板结构相同的聚合物。模板聚合（templatepolymerization）模板聚合反应可用以下三步表示：①模板(T)与单体(M)形成复合物②模板聚合③模板与“复制”高分子的分离可见模板作用是一个高分子对合成另一个高分子所起的模具或样板作用。在聚合过程中，模板指导新高分子的合成，并决定产物的组成、结构、构象和分子量。因此，模板聚合能获得具有指定聚合度或所需立体构型、规定序列

4、结构的聚合物，是高分子设计、合成及仿生高分子方面的重要手段模板聚合的原理是基于模板高分子的组成单元与单体小分子之间的相互作用，如氢键、离子吸引、电子给体和受体的相互作用或形成共价键等，这种作用为单体的聚合创造有利的条件，提供可以仿效的样板。模板聚合的原理实现模板聚合的方式主要有以下几类：1、利用酸碱基团之间的相互作用。通过含有酸性基团（或碱性基团）的高分子与含有碱性基团(或酸性基团)的单体之间的相互作用，可以实现模板聚合。例如以聚苯乙烯磺酸PSSA为模板使4－乙烯吡啶VP进行聚合,PSSA在水溶液中高度解离，呈伸展状态，被水合氢离子包围，一旦4－乙烯吡啶

5、进入溶液之中，就中和酸离子,沿高分子链呈化学计量的吸附,吡啶基团被季铵化,形成吡啶基朝着高分子模板和乙烯基向着外侧的有规则的排列。2、利用电子给受体(A－D)电荷转移的作用。高分子电子给体（或受体）与单体电子受体（或给体）之间通过电荷转移可以实现模板聚合。例如，马来酸酐为强电子受体,在一般条件下不发生自聚，但在聚4－乙烯吡啶等给电子体存在下,由于两者之间有着A-D电荷转移相互作用,就可以进行自聚得到马来酸酐聚合物。但在4－乙烯吡啶和苯乙烯共聚物存在下，只能得到含马来酸酐很少的黑色树脂,由此证明聚4－乙烯吡啶的模板作用。所得的聚马来酸酐反转来又可作为给电子

6、单体4－乙烯吡啶聚合的模板。由于模板的存在，反应速率加快，产物聚4-乙烯吡啶的聚合度与所用的模板聚马来酸酐的聚合度是相对应的。3、通过氢健的作用在多肽合成中，N－羟基－α－氨基酸内酐NCA在聚肌氨酰二乙胺存在下进行开环聚合,由于NCA分子通过形成氢键被吸附在聚肌氨酸链上，因此聚合速率增大，可认为是一种模板效应。在生物遗传过程中,核酸是一种遗传物质,通过核酸碱基之间的氢键作用,以脱氧核糖核酸DNA为模板产生核糖核酸RNA,从模板上转录信息，从而达到把亲代的某些特征传给子代的目的。4、与单体的共价键结合的模板聚合用经特殊方法合成的具有一定分子量的甲酚甲醛低聚

7、物作模板，使它们的酚基与丙烯酰氯单体反应生成丙烯酸酯，在苯中极度稀释后，用偶氮二异丁腈引发聚合，然后水解，得到了具有相应分子量的聚丙烯酸产物。它虽然属于低聚物的范畴，但从得到的原定分子量的“复制物”来说，确实为模板聚合“模板聚合物”又称为“印记化合物”是内部具有特定形态和大小的孔穴、以及确定空间位置排列的官能团的交联聚合物。●　分子印迹技术●　分子印迹聚合物●　分子印迹聚合物的特性●　分子印迹方法的分类●　分子印迹原理、识别和表征●　分子印迹技术的应用●　分子印迹技术的应用前景分子印迹技术分子印迹技术（MolecularImprintingTechniq

8、ue，MIT）又称分子烙印技术，是近年来集高分子合成、分子设计、分子识别、仿生生