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绿原酸分子印迹体系的计算模拟及其复合膜的制备和性能研究

作　者: 李秀芳
导　师: 钟世安
学　校: 中南大学
专　业: 分析化学
关键词: 分子印迹聚合物复合膜计算模拟 Scatchard分析渗透绿原酸
分类号: TB383.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

本文采用理论计算和实验操作相结合的方式,首先对功能单体和模板分子的结构综合分析,从而进行分子结构设计与匹配,形成稳定的聚合物预组装体系,通过比较模板分子和功能单体复合体系之间结合能量的大小,选择合适的功能单体,确定最佳的分子印迹复合体系,然后以聚偏氟乙烯微孔滤膜为支撑膜,绿原酸为模板分子,4-乙烯基吡啶为功能单体,采用表面修饰法制备绿原酸分子印迹聚合物复合膜,分子印迹聚合物复合膜在苛刻的外界条件下可以分离富集目标分子绿原酸。主要研究内容如下：1.以绿原酸为模板分子,以丙烯酰胺(AM)、丙烯酸(AA)、甲基丙烯酸(MAA)、4-乙烯基吡啶(4-VP)、2-乙烯基吡啶(2-VP)五种物质分别作为功能单体,使用自洽场(HF)方法和半经验法之一、PM3方法,运用Gaussian 03软件模拟模板分子与不同功能单体的分子印迹聚合物预组装体系的构型、能量及复合反应的结合能ΔE,以讨论不同功能单体对分子印迹聚合物识别性能的影响,结果4-乙烯基吡啶的印迹效应最好。2.根据确定好了的模板分子和功能单体的预组装体系,我们就在真实的合成条件下,以绿原酸为模板分子,采用表面修饰法,以聚偏氟乙烯微孔滤膜作支撑层制备了对模板分子具有特异识别性的分子印迹复合膜。并对所制备的分子印迹聚合物复合膜进行了电镜扫描和红外光谱分析。3.绿原酸分子印迹聚合物复合膜的在热水、强酸、强碱等化学腐蚀能力较强、恶劣环境中形态及结构基本保持不变。结合实验和渗透实验表明,绿原酸分子印迹聚合物复合膜具有两类非特异性的结合位点,离解常数分别为Kd1=0.151 mmol·L-1和Kd2=0.480 mmol·L-1;最大表观结合常数分别是Qmax1=14.934μmol·g-1和Qmax2=28.123μimol·g-1。绿原酸分子印迹聚合物复合膜对绿原酸的结合量(24.20μmol·g-1)是咖啡酸的2.40倍,底物在由不同功能单体制备的复合膜上的结合量有明显的不同。绿原酸分子印迹聚合物复合膜具有其它聚合物材料所没有的特异性能,对模板分子具有高超的特异结合性和选择性,在中草药活性成分的高效选择和分离中起了重要的作用。此课题是值得开发和研究的课题,具有重要的商业价值。4.高效液相色谱法对绿原酸的检测限较低,实验的回收率较高,绿原酸分子印迹聚合物复合膜对杜仲叶片中绿原酸的富集实验研究表明：绿原酸分子印迹聚合物复合膜对绿原酸的富集作用远远强于非印迹膜,因为印迹聚合物复合膜含有大量的可与模板分子相互作用的官能团,洗脱掉模板分子后会形成大量的三维孔穴,这些空穴的形状、大小和模板分子刚好吻合；而非印迹聚合物复合膜含有的官能团是杂乱无章分布的,匹配度很低,分子印迹聚合物复合膜的静态吸附和解吸附实验也显示了相同的结论。5.10%的甲醇乙酸溶液对分子印迹聚合物复合膜的洗脱效果最好,随着酸性的增加,洗脱效果越来越差,甲醇和乙腈对模板分子的洗脱能力偏低,该实验表明在一定的酸性条件下分子印迹聚合物复合膜上的特异性识别位点(功能单体的官能团)和孔穴结构能够保持稳定状态,制备的分子印迹聚合物复合膜在苛刻的外界条件下依然可以分离富集目标分子绿原酸。

绿原酸分子印迹体系的计算模拟及其复合膜的制备和性能研究

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