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聚丙二醇与β-环糊精超分子聚集体的制备及谱学表现

作　者: 郭雪晴
导　师: 宋乐新
学　校: 中国科学技术大学
专　业: 高分子化学与物理
关键词: 环糊精聚丙二醇准聚轮烷介质热分解聚集体
分类号: O636.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

β-环糊精(Cyclodextrin, CD)是由七个D-(+)葡萄糖以α-1, 4糖苷键连接而成的环状低聚糖,具有疏水性的内腔和亲水性的外表,可以与聚丙二醇(PPG)形成(准)聚轮烷.虽然β-CD与PPG(准)聚轮烷的合成早有报道,但并没有人关注制备方法的差异对包合物性质的影响.本文尝试用不同的制备方法,同种反应介质和同种制备方法不同的反应介质分别制备(准)聚轮烷,并通过一系列表征手段详细的研究了反应条件对准聚轮烷性质的影响.论文的主要内容如下:1.通过电磁搅拌法和水热法分别制备得到了β-CD与PPG的(准)聚轮烷,利用元素分析、核磁共振、粉末X射线衍射、傅立叶变换红外光谱以及热重法对(准)聚轮烷进行了详细表征.元素分析以及1H核磁分析的结果显示,两种方法制备得到的包合物中的主客体化学计量比并不相同,前者为5:1,而后者为7:1.同时两者的堆积行为以及热分解行为也存在差异,这说明制备条件的改变不仅可以改变准聚轮烷的主客体计量比,对准聚轮烷的性质也有一定的影响.2.通过热重、变温红外以及气相色谱耦合时间时间飞行质谱(GC-TOF-MS)详细地研究了游离PPG与磁搅拌法得到的准聚轮烷的热降解差异性.研究结果显示在热重和GC-TOF-MS条件下PPG与其包合物的热稳定顺序并不一致.不同的GC-TOF-MS升温程序对包合物的热分解也有一定的影响.结果显示,升温过程中CD的保护作用使PPG链滞后分解.3.本章揭示了一系列无机盐对由PPG和β-CD形成的二元聚集体的化学计量、谱学表现以及热行为的影响.首先,溶液中无机盐的存在使得PPG与β-CD二元聚集体的化学计量发生改变,从碳酸锂和氯化锂溶液、碳酸钠和氯化钠溶液以及亚砷酸钠溶液中得到的聚集体的计量分别为6:1, 7:1和8:1.当然这些无机盐是不存在与沉淀中的.这个重要的现象说明β-CD与PPG的自组装过程可以通过加入盐以及改变盐的种类来调节.其次, X射线衍射光谱以及扫描电镜的结果显示无机盐离子与PPG以及β-CD之间的相互作用对二元聚集体的三维微结构的形成有相当重要的作用.最后,基质辅助耦合时间飞行质谱的结果显示从碳酸锂溶液中得到的聚集体的热分解模式发生了很大的改变.总之,这些研究有助于我们进一步理解盐在多元聚集体形成过程中的影响.

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-10
第1章绪论  10-30
  1.1 超分子化学  10-11
  1.2 环糊精的合成方法及理化特性  11-14
    1.2.1 环糊精  11-12
    1.2.2 环糊精的性质  12-14
      1.2.2.1 环糊精的物理性质  12-13
      1.2.2.2 环糊精的化学性质  13-14
  1.3 CDs 包合现象研究  14-18
    1.3.1 无机离子  14-15
    1.3.2 有机分子  15
    1.3.3 CD 包合物的制备及研究方法  15-18
      1.3.3.1 CD 包合物的制备方法  15-16
      1.3.3.2 CD 包合物的研究方法  16-18
  1.4 CD(准)聚轮烷  18-24
    1.4.1 (准)聚轮烷的合成原理与方法  18-19
    1.4.2 CD(准)聚轮烷的种类  19-21
      1.4.2.1 主链聚轮烷  19-21
      1.4.2.2 枝化型聚轮烷  21
    1.4.3 (准)聚轮烷形成的影响因素  21-22
    1.4.4 CD(准)聚轮烷的功能化及应用  22-24
  1.5 本论文的选题及研究意义  24-25
    1.5.1 本论文的选题  24
    1.5.2 研究意义  24-25
  参考文献  25-30
第2章制备条件对聚轮烷性质的影响研究  30-40
  2.1 引言  30-31
  2.2 实验部分  31-32
    2.2.1 试剂  31
    2.2.2 聚轮烷的制备  31-32
    2.2.3 仪器与表征  32
  2.3 结果与讨论  32-38
    2.3.1 制备分析  32-33
      2.3.1.1 聚轮烷1  32
      2.3.1.2 聚轮烷2  32-33
    2.3.2 聚轮烷的核磁分析  33
    2.3.3 聚轮烷的XRD 分析  33-35
    2.3.4 聚轮烷的红外分析  35-36
    2.3.5 聚轮烷以及PPG, β-CD 的热行为分析  36-38
  2.4 结论  38
  参考文献  38-40
第3章聚丙二醇与(准)聚轮烷的热降解研究  40-54
  3.1 引言  40-41
  3.2 实验部分  41-42
    3.2.1 试剂  41
    3.2.2 聚轮烷的制备分析  41-42
    3.2.3 仪器和方法  42
  3.3 结果与讨论  42-52
    3.3.1 TG 分析  42-43
    3.3.2 β-CD, PPG 以及包合物的总粒子流信号分析  43-44
    3.3.3 包合物在10.17 min 的质谱分析  44-45
    3.3.4 两个关键碎片的热追踪  45-47
    3.3.5 游离PPG 在不同加热时刻下的质谱比较  47-48
    3.3.6 相同加热时刻下的游离CD 与包合物的质谱比较  48-49
    3.3.7 包合物在几个关键温度的质谱比较  49-50
    3.3.8 包合物在程序B 下分解行为分析  50-52
  3.4 结论  52
  参考文献  52-54
第4章盐效应对聚集体形成的影响  54-65
  4.1 引言  54-55
  4.2 实验部分  55-57
    4.2.1 试剂  55
    4.2.2 二元聚集体的制备  55-56
    4.2.3 实验仪器与方法  56-57
  4.3 结果与讨论  57-62
    4.3.1 聚集体的计量分析  57-58
    4.3.2 聚集体的堆积结构  58-59
    4.3.3 聚集体的表面结构  59
    4.3.4 聚集体的TG/DTG 分析  59-60
    4.3.5 PPG–β-CD-0 的GC-TOF-MS 分析  60-62
  4.4 结论  62-63
  参考文献  63-65
攻读硕士学位期间发表论文  65-66
致谢  66

聚丙二醇与β-环糊精超分子聚集体的制备及谱学表现

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