羧酸类化合物的手性可视化识别及其机理研究

发布时间：2017-07-30 13:36

  本文关键词：羧酸类化合物的手性可视化识别及其机理研究

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【摘要】：手性羧酸在制药工程、精细化工和非对称合成等方面发挥着巨大的作用。传统的分析手性羧酸的方法如高效液相色谱法(HPLC)、毛细管电泳法(CE)、气相色谱法(GC)和质谱法(MS)等,通常存在耗时、成本高和依赖大型仪器等缺点,因此发展高效快速的手性羧酸对映体的分析方法显得极为重要。近年来,传感器因其在线、实时和简单快速等优点,在手性识别中得到了较快的发展。其中金纳米颗粒比色传感器,具有操作简单、成本低、易于实现可视化和高通量筛选等优点,在生物质检测中具有极大的应用前景,但是在有机化合物的手性识别方面的应用还相对较少。于是,本文致力于构建一种新型的纳米金比色传感器,应用于羧酸类化合物的手性分析。本论文主要包括以下4个方面:(1)本文综述了手性物质识别方法的研究进展及基于金纳米颗粒的传感器的应用现状。(2)本文设计并合成了基于手性识别分子席夫碱的金纳米颗粒比色传感器并研究了其pH稳定性。首先用柠檬酸钠还原法制备了金纳米颗粒,然后在金纳米颗粒上修饰上手性识别分子席夫碱得到基于金纳米颗粒的传感器,用紫外可见吸收分光光度计和透射电子显微镜对其进行了表征,并考察了水溶液中基于金纳米颗粒的传感器的pH稳定性。结果表明,基于席夫碱的金纳米颗粒比色传感器具有良好的稳定性,能实现在水相中对羧酸手性的识别。(3)本文优化了金纳米颗粒比色传感器识别手性羧酸的条件,建立了基于金纳米颗粒的传感器对手性羧酸的识别方法,并考察了该新型基于金纳米颗粒的传感器对手性羧酸识别的普适性。实验发现,基于席夫碱的金纳米颗粒比色传感器对扁桃酸对映体具有良好的识别能力,并且能通过金纳米颗粒比色传感器的颜色变化实现可视化识别。实验通过改变扁桃酸的浓度和对映体含量百分比,用96孔板装载样品,用酶标仪测定样品紫外吸收,仅通过一次实验便可分别得到总酸浓度和对映体过量百分比的标准曲线(其线性相关系数R2均大于0.99),结果表明基于金纳米颗粒的传感器能实现对羧酸手性对映体的含量测定,并能实现高通量识别。最后,通过基于金纳米颗粒的传感器实现了对四种不同种类的手性羧酸物质(扁桃酸、酒石酸、苹果酸和3-苯基乳酸),证明了基于金纳米颗粒的传感器具有识别手性羧酸这一类物质的能力。(4)本文采用结合常数测定和分子对接的方法探究了基于金纳米颗粒的传感器对手性羧酸的识别机理。首先,采用基于荧光增强的荧光光谱法测定结合常数的经典方法Benesi-Hildebrand法测定基于金纳米颗粒的传感器中手性识别分子与扁桃酸的结合常数,实验发现其结合比是1:1。此外,研究发现该体系中加入Zn2+之后,其结合常数增大103倍,说明Zn2+在传感器检测体系中极大地增强了手性识别分子与扁桃酸之间的相互结合作用。然后,用分子对接的方法模拟主体手性识别分子席夫碱与客体扁桃酸的相互作用,通过CDOCKER能判断二者相互作用的强弱。研究发现R型的手性识别分子席夫碱与D-扁桃酸相互结合作用更强。通过上述的计算模拟,可以得出手性识别分子席夫碱之间可能通过配位作用、氢键作用、π-π相互作用和空间立体效应等相互作用实现对扁桃酸手性识别。
【关键词】：羧酸 手性识别 金纳米颗粒 传感器 可视化 理论模拟
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O622.5
【目录】：

• 中文摘要3-5
• 英文摘要5-9
• 英文简写说明（Abbreviations）9-10
• 1 绪论10-24
• 1.1 羧酸类物质10-12
• 1.1.1 羧酸类物质的性质及其应用10-11
• 1.1.2 手性羧酸类物质识别的重要性11-12
• 1.2 手性分析方法12-19
• 1.2.1 色谱分离法12-16
• 1.2.2 光谱法16-17
• 1.2.3 传感器法17-18
• 1.2.4 其他方法18-19
• 1.3 基于金纳米颗粒的传感器19-21
• 1.3.1 金纳米颗粒的性质19-20
• 1.3.2 基于金纳米颗粒的传感器的应用现状20-21
• 1.4 本论文选题的研究意义、研究内容和创新点21-24
• 1.4.1 研究意义21-22
• 1.4.2 研究内容22
• 1.4.3 创新点22-24
• 2 基于金纳米颗粒的传感器的制备24-40
• 2.1 引言24-25
• 2.2 实验部分25-29
• 2.2.1 试剂与仪器25
• 2.2.2 实验方法25-29
• 2.3 结果与讨论29-38
• 2.3.1 手性识别分子的表征图谱29-32
• 2.3.2 手性识别分子的p H稳定性32-36
• 2.3.3 金纳米颗粒的修饰及表征36-38
• 2.4 本章小结38-40
• 3 手性羧酸类物质的可视化识别方法的建立40-52
• 3.1 引言40
• 3.2 实验部分40-43
• 3.2.1 仪器与试剂40-41
• 3.2.2 实验方法41-43
• 3.3 结果与讨论43-51
• 3.3.1 基于金纳米颗粒的传感器对扁桃酸检测43-48
• 3.3.2 基于金纳米颗粒的传感器对不同种类的手性羧酸的检测48-51
• 3.4 本章小结51-52
• 4 基于AuNPs的传感器对手性羧酸类物质识别的机理探索52-66
• 4.1 引言52-53
• 4.1.1 仪器与试剂52-53
• 4.1.2 实验方法53
• 4.2 结果与讨论53-63
• 4.2.1 手性识别分子与不同手性的扁桃酸的结合常数53-55
• 4.2.2 手性识别分子与配体扁桃酸的分子对接结果55-60
• 4.2.3 手性识别分子与不同种类配体羧酸的对接结果60-63
• 4.2.4 手性识别分子和扁桃酸可能的结合模式63
• 4.3 本章小结63-66
• 5 结论与展望66-68
• 5.1 结论66-67
• 5.2 展望67-68
• 致谢68-70
• 参考文献70-80
• 附录80
• 作者攻读学位期间发表的论文目录80

【参考文献】

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本文编号：594499