多功能聚合物β-CD-PNIPAM的刺激响应性及分子识别作用研究

发布时间：2020-05-19 22:12

【摘要】：近年来随高分子科学的飞速发展,各种新型的多功能材料被不断设计与合成出来。其中敏感性超分子聚合物因结合了超分子化学和敏感材料的独特性质,在药物缓释、分子识别及分离体系中具有广阔的应用前景。本文研究了敏感性超分子聚合物β-CD-PNIPAM的温度和溶剂双响应特征及分子识别作用,期望为其进一步的应用研究提供理论依据。主要包括以下三章内容:(1)绪论。本章主要对超分子主体β-CD和敏感材料PNIPAM的结构特点、性能特征及其应用研究作了比较全面的综述,简单介绍了分子间相互作用的研究概况,结合其存在的问题及近期研究动态提出本论文的研究意义及主要内容。(2)β-CD-PNIPAM的制备及响应性研究。采用ATRP和“click”技术联用制备出β-CD-PNIPAM,通过UV、1H NMR、DLS、ATR和SEM/AFM等方法研究了该聚合物温度和溶剂双响应特征及机理。结果表明:β-CD的引入使β-CD-PNIPAM的LCST升高,相转变速率减慢。随温度升高,β-CD-PNIPAM各质子吸收峰的化学位移值增大,强度减弱,其粒径呈减小-增大-减小的变化趋势。在H2O/THF和H2O/CH3OH体系中随有机相比例的增加,β-CD-PNIPAM的LCST先降低后升高直至消失,流体力学半径先减小后增大,且当THF比例为30%、CH3OH比例为35%时其LCST和流体力学半径最低,分别为15℃、128.7 nm和24℃、87.7 nm;当THF比例为55%、CH3OH比例为50%时,相分离行为消失。综上可得,改变温度和溶剂极性均可改变β-CD-PNIPAM的表面亲疏水性和分子聚集行为。(3)β-CD-PNIPAM与小分子相互作用的研究。采用温控液-液萃取法和纸色谱法,通过改变温度和溶剂极性考察了β-CD-PNIPAM对染料分子的相转移情况和色谱保留行为,以荧光化合物羟基改性尼罗红(探针A)和对硝基苯酚(PNP)为探针,通过UV、FL、DLS、ITC、ATR和TEM方法探讨了β-CD-PNIPAM与探针分子在不同温度下的作用模式。结果表明:当温度高于β-CD-PNIPAM的LCST时,其对染料分子的作用较强,协同非极性溶剂的诱导,可将染料分子从水相萃取到两相界面处;荧光探针实验表明,升高温度,探针A的荧光发射光谱向短波方向移动,荧光强度增强。β-CD-PNIPAM与PNP相互作用的研究表明,当温度在β-CD-PNIPAM/PNP的LCST以下和以上时,其对PNP的结合常数分别为1.78×102 M-1和9.06×105 M-1。综上可得,温度升高β-CD-PNIPAM与探针分子之间的相互作用增强,改变温度和溶剂极性可以调控β-CD-PNIPAM对分离对象的作用力强弱。基于β-CD-PNIPAM的分子识别作用和相转变特性,提出其用作温控型超分子液-液微萃取(TC-SM-LLME)材料分析测定水体中有机污染物方面的应用前景。
【图文】：

结构式,截顶,环糊精,特殊结构

C-3 和 C-5 上的 H 原子位于截顶圆锥的内部空腔，使得环糊精具有如图1-1 所示“内腔疏水，外壁亲水”的特殊结构[6,7]。图 1-1 β-环糊精的结构式[6]Figure 1-1 The structure of β-cyclodextrin[6]

示意图,硝基苯酚,示意图,手性化合物

图 1-2 SiO2-β-CD 对水相中 p-硝基苯酚的吸附示意图[37] Fast-adsorption of pollutant p-nitrophenol by SiO2-β-CD from aqueo性化合物分离和荧光化合物检测方面的应用身是一种手性化合物，可以识别差异较小的客体分子并选择被广泛应用于色谱和电泳中分离手性化合物[38-41]。Zhou 等[4子环糊精氯化物与端炔基修饰的 SiO2载体发生点击反应合成，，用于 HPLC 对黄酮类、芳香醇、氨基酸等 21 种模拟外消旋果表明，该化合物对选用的 21 种模拟外消旋体化合物在反相有较好的手性分离性能。光化合物在水溶液中的荧光强度很弱，当与 β-CD 络合后可使。基于 β-CD 的荧光增强作用，其常被用于各种药物分子的分溶性药物分子包结和增溶方面的应用及其衍生物作为一种功能性极强的药用辅料，其优良的特征受
【学位授予单位】：西北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：O631

【参考文献】