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没食子酸分子印迹聚合物的合成及其分子识别性能研究
摘要：本研究采用分子印迹技术合成没食子酸分子印迹聚合物，为快速检测没食子酸提供了新的方法和手段。采用Materials Studio 7.0软件进行计算机模拟筛选出了较优的功能单体和交联剂。通过实验利用紫外分光光度法确定模板分子没食子酸与功能单体的摩尔比。实验研究了不同的功能单体、模板分子与单体的比例、交联剂、溶剂的条件下制备的印迹聚合物的吸附性能，从而确定没食子酸印迹聚合物制备的适宜条件。并对合成的没食子酸分子印迹聚合物进行等温吸附、动力学吸附试验以及Scatchard分析。证明计算机模拟结果的准确性。同时研究了没食子酸分子印迹聚合物的识别特性。最后用红外光谱表征了空白聚合物和印迹聚合物萃取前、萃取后以及吸附后的结构。用扫描电镜分别表征了空白聚合物和印迹聚合物的外形外貌。

关键词：没食子酸 分子印迹聚合物 计算机模拟 吸附 识别特性 

Abstract：In this study,used molecular imprinting technique for the synthesis of Gallic acid imprinted polymers,provided new methods and means for rapid detection of Gallic acid. Used Materials Studio 7.0 software to simulate and screen out the optimum of functional monomers and crosslinkers.The experiment determined the molar ratio of template molecule and functional monomer by UV spectrophotometry.The experiment studied the adsorption properties of MIPs,which prepared under different conditions such as different functional monomers,different proportions of the monomers and the template molecule,different cross-linking agents and different solvents.To determine the optimum conditions of Gallic acid imprinted polymer preparation.And explored the Gallic acid molecularly imprinted polymer adsorption isotherm, kinetics assay and Scatchard analysis.Proved the accuracy of the computer simulation results.At the same time,Gallic acid molecular imprinted polymer adsorption properties was studied.Finally,blank molecularly imprinted polymer, before extracted molecularly imprinted polymer,after extracted molecularly imprinted polymer and after adsorbed molecularly imprinted polymer were characterized using infrared spectroscopy.Used scanning electron microscopy to characterize the shape appearance about blank polymers and imprinted polymers.

Keywords：Gallic acid Molecular imprinted polymer Computer simulation Adsorbent Resolution performance

前言

分子印迹技术是一种人工合成且具有分子识别功能的新技术[1~3]。运用分子印迹技术制备对某一种特定目标分子具有特异选择性的聚合物，就是分子印迹聚合物( molecular imprinted polymer，MIP)的过程，常常被形象地描绘为制造识别“分子钥匙”的“人工锁”的技术。MIT之所以发展如此迅速，主要是因为它具有三大特点：构效预定性(predetermination)、特异识别性(specific recognition)和广泛实用性(practicability)。在分子印迹聚合物的制备过程中，即模板分子通过氢键、离子键等作用确定分子印迹聚合物基质孔穴的形状、大小，使它具有预定识别的高度选择性[[[]程健琳, 吕昌银, 严成艳, 等. 两类三聚氰胺分子印迹聚合物性能比较研究及应用[J]. 中国卫生检验杂志, 2011, 01: 44-47]]。MIT和传统的生物化学识别体系相比，MIP具有可以重复多次使用，制备过程简单，专一性较高，稳定性好等优点。分子印迹聚合物已经应用于分析化学中的许多领域如催化剂[[[]刘慧君, 项伟中, 徐伟箭, 等. 磺胺异噁唑印迹聚合物的制备与选择结合性能的研究[J]. 分析测试学报, 2005, 24(2): 41-44]]、色谱分析[[[]辛红军. 分子印迹固相萃取与气相色谱联用检测蔬菜中有机磷农药多残留的研究[D]. 山东农亚大学, 2012, 6]~7]、模拟酶[[[]WULFF G. Enzyme-like catalysis by molecularly imprinted polymers[J]. Chem Rev, 2002, 102(1):  1-28]]、固相萃取[[[]Gao B J, Lu J H, Chen Z P,et al. Preparation and recognition performance of cholic acid-imprinted material prepared with novel surface-imprinting technique [J]. Polymer, 2009, 50: 3275-3284]~[[]He C Y, Long Y Y, Pan J L, et al. Application of molecularly imprinted polymers to solid-phase extraction of analytes from real samples[J]. J. Biochem. Bioph. Methods, 2007, 70(2): 133-150]]、生物模拟传感器[[[]连子如.分子印迹固相萃取技术在海洋有机污染物和麻痹性贝毒分离检测中的应用[D].中国海洋大学,2013, 6]]等。

结论

本文采用本体聚合方法制备了分子印迹聚合物，通过Materials Studio 7.0软件进行计算机模拟，筛选出最优的功能单体和交联剂。实验研究了没食子酸模板分子与功能单体的最佳摩尔比。通过吸附实验及识别实验对聚合物的性能进行研究，红外光谱法和电镜扫描对聚合物进行表征分析，结论如下：
（1）通过Materials Studio 7.0软件模拟，可以得出合成没食子酸分子印迹聚合物的最优功能单体是4-VP，最佳交联剂为EDMA。
（2）通过本体聚合法，对功能单体、交联剂、溶剂的选择及模板与单体比例的优化，制备了对没食子酸有较高吸附量的分子印迹聚合物。以没食子酸为模板分子，4-乙烯基吡啶为功能单体，模板分子与功能单体比例为1:4，EDMA为交联剂，乙腈为溶剂，制备出没食子酸分子印迹聚合物的吸附性能最佳，这与计算机模拟所得结果一致。
（3）等温吸附曲线与Scatchard曲线表明，没食子酸分子印迹聚合物中存在3种不同的结合位点。聚合物结合位点的平衡常数K_d分别为15.53、23.15、85.76，最大表观结合位点数Q_max分别为94.3、3136.81、3354.03。
（4）识别性实验表明，实验所制备得到的没食子酸分子印迹聚合物对没食子酸有较好的特异识别性。
（5）红外光谱确定了没食子酸分子印迹聚合物结构。扫描电镜表征了没食子酸分子印迹聚合物具有表面呈现高度交联的微孔结构，结构疏松，比表面积大等特点。

参考文献
[]程健琳, 吕昌银, 严成艳, 等. 两类三聚氰胺分子印迹聚合物性能比较研究及应用[J]. 中国卫生检验杂志, 2011, 01: 44-47
[]刘慧君, 项伟中, 徐伟箭, 等. 磺胺异噁唑印迹聚合物的制备与选择结合性能的研究[J]. 分析测试学报, 2005, 24(2): 41-44
[]辛红军. 分子印迹固相萃取与气相色谱联用检测蔬菜中有机磷农药多残留的研究[D]. 山东农亚大学, 2012, 6
[]WULFF G. Enzyme-like catalysis by molecularly imprinted polymers[J]. Chem Rev, 2002, 102(1):  1-28
[]Gao B J, Lu J H, Chen Z P,et al. Preparation and recognition performance of cholic acid-imprinted material prepared with novel surface-imprinting technique [J]. Polymer, 2009, 50: 3275-3284
[]He C Y, Long Y Y, Pan J L, et al. Application of molecularly imprinted polymers to solid-phase extraction of analytes from real samples[J]. J. Biochem. Bioph. Methods, 2007, 70(2): 133-150

目录

前言 3

1、计算机模拟与实验部分 3

1.1计算机模拟 3

1.1.1功能单体的筛选 3

1.1.2交联剂的筛选 5

1.2实验部分 5

1.2.1化学试剂及仪器 5

1.3没食子酸的最大吸收波长的确定及标准曲线的制作 5

1.4 没食子酸分子印迹聚合物的合成 6

1.5没食子酸分子印迹聚合物的吸附性能 6

1.5.1等温吸附试验 6

1.5.2吸附动力学实验 6

1.6印迹聚合物识别特性实验 6

1.7没食子酸分子印迹聚合物的红外光谱表征 6

1.7.1 红外光谱法 6

1.7.2扫描电镜法 7

2.2没食子酸标准曲线的制作 7

2.2功能单体的选择 7

2.3 模板分子与功能单体摩尔比的确定 8

2.4 溶剂的选择 8

2.5 交联剂的选择 9

2.6 印迹聚合物的吸附特性及Scatchard分析 9

2.6.1 等温吸附实验 9

2.6.2 吸附动力学分析 10

2.6.3 Scatchard分析 10

2.7 没食子酸子印迹聚合物的识别性实验 11

2.8 分子印迹聚合物的结构表征 11

2.8.1 红外光谱 11

2.8.2 扫描电镜 13

3.结论 13

参考文献 15

毕业设计（论文）选题依据及背景
 没食子酸亦称“五倍子酸”、“棓酸”，是五倍子的主要成分之一，是一种天然的多酚类化合物，它有防龋齿、抗氧化、抑菌等作用。以没食子酸为原料可合成没食子酸酯类化合物，这些酯类化合物都是性能优良的食品抗氧化剂。我国工业上通过水解五倍子单宁可以获得没食子酸，可用于医药、农业、有机合成、矿产和食品等多种行业，没食子酸具有很高的应用价值。本研究采用分子印迹技术合成没食子酸分子印迹聚合物，作为检测没食子酸含量的固相萃取剂，为检测没食子酸含量的研究提供了新的方法和手段。
 通过计算机模拟与实验研究，以4-VP为功能单体，乙二醇二甲基丙烯酸酯（EGDMA）为交联剂，乙腈为溶剂，反应温度60℃，在AIBN的引发下反应24h能制备出没食子酸分子印迹聚合物，对没食子酸具有较好的吸附性，为检测没食子酸含量的研究提供了新的方法和手段。