现代分离技术

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1、现代分离技术——分子印迹技术院系：化学化工学院姓名：杨泛明学号：S11112005目录概念分子印迹技术分类分子印迹聚合物分子印迹过程机理分子印迹过程影响因素分子印迹技术的应用一、概念分子印迹技术（MolecularlyImprintingTechnique，MIT）是近年来集高分子合成、分子设计、分子识别、仿生生物工程等众多科学优势发展起来的一门分离技术。分子印迹技术是指为获得在空间结构和结合位点上与某一分子（印迹分子）完全匹配的聚合物的实验制备技术。通过分子印迹技术合成具有分子识别功能的聚合物成为分子印迹聚合物。分子印迹聚合物是一种具有较强分

2、子识别能力的新型高分子仿生材料，它具有以下特点：1.类抗体的特异性，高选择性，高强度；2.模板分子可回收重复利用；3.制备简单等二、分子印迹技术分类按照单体与模板分子结合方式的不同，分子印迹技术可分为以下两类：1.分子自组装；2.分子预组织。分子自组装与分子预组织的区别：单体与模板分子结合的机理不同。分子自组装是指单体和模板分子之间是通过弱的相互作用力（如静电力、疏水作用力、氢键以及金属配位键等）形成单体模板分子复合物，而且是在溶液中自发形成的。分子预组织是指通过单体和模板分子之间形成可逆性共价键来合成单体模板分子复合物。近来，Vulfson等

3、人又发展了一种称之为“牺牲空间法”的分子印迹技术。该法实际上是把分子自组装和分子预组织两种方法结合起来形成的方法。首先，模板分子与功能单体以共价键的形式形成模板分子的衍生物（单体-末班分子复合物），这一步相当于分子预组织过程，然后交联聚合，使功能基固定在聚合物链上。除去模板分子后，功能基留在空穴中。当模板分子重新进入空穴时，模板分子与功能单体上的功能基不是以共价键结合，而是以非共价键结合，如同分子自组装。Piletsky等人也发展了一种分子自组装和分子预组织相结合的方法：其分子印迹聚合物硅酸受体以烯丙胺和乙烯基苯基硼酸为功能单体，甲基丙烯酸乙撑

4、酯为交联剂。首先使硅酸和乙烯基苯基硼酸发生酯化反应，形成功能单体1-模板分子复合物，然后该复合物与另一功能单体烯丙基胺自发形成单体1-模板分子-单体2复合物，加交联剂后发生共聚反应形成桂酸分子印迹聚合物，最后脱去硅酸。当硅酸分子重新进入聚合物空穴后，两种功能单体都以非共价键与桂酸分子结合。Vulfson等人发展的“牺牲空间法”的分子印迹技术与Piletsky等人发展的分子自组装和分子预组织相结合的方法可以克服在同一聚合物中同时使用两种功能单体时存在的困难。然而，这两种方法都不可避免预组织方法所存在的化学合成的困难。三、分子印迹聚合物分子印迹聚合

5、物的制备是将模板分子与功能单体、交联剂和引发剂等在固定的分散体系中进行共聚合，制备得到高交联刚性聚合物。然后通过物理或者化学方法除去分子印迹聚合物中的模板分子，得到具有确定空间构型的空穴和功能基在空穴内精确排布的聚合物。分子印迹过程如下图所示：分子印迹过程一个理想的分子印迹聚合物应具备以下性质：1.具有适当的刚性，聚合物在脱去模板分子后仍然能保持空穴原来的形状和大小。2.具有一定的柔性，使底物与空穴的结合能快速达到平衡。3.具有一定的机械稳定性。这一点对于高效液相尤为重要。4.具有热稳定性，使其可以在较高温度环境下使用，因为对于一般的反应而言，

6、温度较高对反应动力学更为有利。四、分子印迹过程机理从本质上讲分子印迹聚合物对分子的识别源于它与模板分子之间在化学基团以及三维空间结构上相互匹配，即分子印迹聚合物的选择性与模板分子和功能单体之间相互作用的数量与强度以及模板分子的形态和刚性有关。分子印迹聚合物的形成过程及其与印迹分子之间识别过程均受热力学定律制约。相应的自由能变化可以通过下面的计算式来计算：△Gbind=Gt+r+△Gr+△Gb+△Gvib+∑△Gp+△Gcomf+△Gvdw……………………………………….（1）（1）式中各项物理量的含义：△Gbind是形成复合物时Gibb自由能的

7、变化；Gt+r是分子转动引起的自由能减少；△Gr是分子内旋受限制引起的自由能减少；△Gb是疏水作用引起的自由能增加；△Gvib是基团振动引起的自由能变化；△Gp是极性基团相互作用对自由能的贡献；△Gcomf是由构型变化引起的自由能变化：△Gvdw是由非范德华力引起的自由能的减少。五、分子印迹过程影响因素影响分子印迹聚合物对模板分子识别的因素有很多，主要有：1.功能基的抑制剂；2.功能基空间取向的改变；3.静电斥力；4.空间位阻效应；5.溶剂等。六、分子印迹技术的应用运用分子印迹技术制备的分子印迹聚合物具有多方面的应用。例如：1.印记色谱分离；将

8、分子印迹聚合物用作毛细管电色谱固定相，可克服分子印迹聚合物-高效液相色谱柱效低的缺点。快速高效CEC与有预测能力的高亲和性的分子印迹聚合物相结合而成为