分子印迹学

概述

详细介绍(功能单体 交联剂 溶剂 聚合反应)

图书信息(基本信息 内容简介 图书目录)

概述

分子印迹学:它是近年发展起来的一种新方法,可为人们提供具有期望结构和性质的分子组合体.当体系中存在着模板分子时,功能单体可以通过聚合使这些模板分子以互补的形式固定下来.聚合后,模板分子可以被除去,从而使获得的分子组装体能专一性地键合模板分子及其类似物.分子印迹法实验所需的主要试剂:模板分子,功能单体,交联剂,自由基引发剂,溶剂等.

详细介绍

功能单体

如甲基丙烯酸,4-乙烯吡啶,所有各种不同的聚合反应(如自由基聚合阴离子阳离子聚合以及缩合聚合反应等)都可用于分子印迹法中.而唯一的条件是:要求在聚合时能够保证体系中所有反应,包括模板交联剂,单体和模板等所形成的非共价印迹保持完好不变.在这些不同的聚合方法中,以自由基聚合反应应用最为广泛,这是由于它的操作方便并且有着更多方面的用途.在共价联结的印迹法中,模板和烯类单体间是通过共价键联结在一起,聚合中以丙烯酸甲基丙烯酸的酯以及酰胺等为最常见的单体.而且许多功能单体已成为商品可以方便购买.

交联剂

在有机溶剂中进行分子印迹实验,乙二醇双甲基丙烯酸酯(EDMA)以及二乙烯基苯是最常用的交联剂.而在水相中常用的交联剂是氮氮亚甲基双丙烯酰酯胺.这些试剂的基本作用是为了固定客体的键合点,使之牢固地处于希望的结构之中.它们可使带有印迹的高聚物在溶剂中不能溶解,而利于其实际利用.此外,通过应用不同种类的交联剂还可使我们能很好地控制客体键合点的结构,以及围绕它们的化学环境.为实现有效的印迹效果,交联剂的反应能力应和功能单体相类似.通过选择适当的交联剂,无规的共聚反应将成功的实现,从而使功能单体所衍生的功能残基能均匀地分成于聚合物的网络之中.体系中交联剂对功能单体二者间的摩尔比十分重要.如比例太小,则客体键合点彼此间将相距太近,以至于使它们不能独立完成工作,在极端情况下,当体系中的某一位点和客体相键合后将会引起相邻其他位点的功能完全阻抑.然而在极端大的摩尔比时,体系的印迹效率也将被破坏,特别当交联剂表现出具有和功能单体或模板间存在非共价的相互作用.

溶剂

溶剂应能溶解聚合反应中所需的各种试剂.而在此过程中溶剂还有许多十分重要的作用.其中之一就是为印迹高聚物提供多孔结构,进而可促进客体分子的键合速度.多孔结构的形成对于被键合客体的释出也是重要的.在聚合反应中溶剂分可进入高聚物内部而在后处理时除去.在这些过程中,溶剂分子所占有的空间就成为小孔而残留在高聚物内.在无溶剂的条件下,进行高分子聚合,产物将是十分坚硬的,因此就难于健合和释出客体分子.溶剂的另一作用是能分散在聚合反应中所释放出的能量,否则反应局部温度将会很高.此外,聚合过程中若无溶剂存在,还会对单体和模板加成物的生成产生影响.溶剂的选择依赖于印迹的种类,在共价印迹法中,许多溶剂都可以应用,只要它们能满足可溶解体系中的所有组分.而在非共价的印迹法中,为促进功能单体和模板间的非共价加成物生成以及增强印迹的效率,对于溶剂的选择是十分严格的.氯仿是一种最为广泛的溶剂因为它既满足能溶解多种单体和模板的同时,也不会压制氢键的生成.然而,商品氯仿通常用乙醇加以稳定,但乙醇对许多分子印迹是不利的,因为它会阻碍单体与模板间形成氢键.所以商品氯仿在使用前须重新蒸馏除去乙醇.

聚合反应

自由基聚合可通过自由基引发剂的热分解而引发.如用AIBN(2,2-偶氮二异腈)或ADVN为引发剂,经分解而形成自由基,通过对单体的攻击继而长出链增长自由基.反应很简单,然而在聚合过程中从混合物中除去氧气很重要,因为氧气可以捕获自由基从而阻止聚合进行.有时功能单体与模板形成的在高温下不稳定,所以聚合反应在低温下进行.

图书信息

基本信息

作者： 吴世康 汪鹏飞

出版社： 科学出版社 出版日期： 2006年04月

ISBN： 7-03-016817-8/O.2434 开本： 16 开

类别： 综合化学化工,有机化学化工,分析化学及仪器,物理化学,高分子科学工程 页数： 102 页

内容简介

本书是《现代化学前沿译丛》之一。分子印迹学是一门新兴的学科，涉及物理化学，高分子化学，分析化学以及超分子化学等基础学科。它是在分子识别，接受体设计，超分子弱相互作用，产物的鉴别和分离等理论与实际需要的基础上发展起来的。分子印迹法是通过超分子与高分子方法，使复杂的接受体及其设计和合成问题变得简单化，从而大大有利于新的识别和鉴定体系的建立，给实验室以至工业部门的分析鉴定和产物分离等带来极大的方便。

图书目录

第一章 绪论

1.1 在先进科学技术中“接受体”分子的重要性

1.2 自然界存在的接受体

1.3 人工的接受体

1.4 可实际应用的接受体

1.5 为什么分子印迹技术有着美好的前景?

参考文献

第二章 分子印迹学基础

2.1 前言

2.2 分子印迹的一般原理

2.3 共价印迹法和非共价印迹法

2.4 共价印迹法与非共价印迹法的优点与缺点

2.5 历史

参考文献

第三章 实验方法(1)——分子印迹法的工作步骤

3.1 前言

3.2 试剂和实验步骤

3.2.1 功能单体

3.2.2 交联剂

3.2.3 溶剂

3.2.4 聚合反应的步骤

3.3 共价的印迹法

3.3.1 以硼酸酯联结的印迹法

3.3.2 碳酸酯的印迹法

3.3.3 乙缩醛和缩酮

3.3.4 席夫碱式的印迹法

3.3.5 带S—S键的印迹

3.3.6 带有配位键的印迹

3.4 非共价的印迹法

3.4.1 以羧基作为氢键的作用点

3.4.2 以吡啶作为氢键的作用点

3.4.3 对有多重氢键位点的客体键合点

3.4.4 通过静电作用的吡啶盐客体结合点

3.4.5 非极性的键合点

3.5 虚拟的分子印迹

参考文献

第四章 实验方法(2)——印迹效率的评价

4.1 前言

4.2 色谱实验法

4.3 分批式的客体键合实验

4.4 客体键合常数的测定

参考文献

第五章 分子印迹反应的光谱分析

5.1 前言

5.2 在预组织阶段加成物的结构

5.2.1 溶液中加成物的生成

5.2.2 在固体表面上加成物的形成

5.3 对单体-模板加成物生成键合常数的测定

5.4 K值和印迹效率的关系

5.5 客体键合点的结构

参考文献

第六章 典型分子印迹法的流程图

6.1 前言

6.2 试剂的选择

6.2.1 功能单体

6.2.2 聚合溶剂

6.2.3 交联剂

6.3 聚合反应

6.4 印迹高聚物在HPLC柱内的装填

6.5 印迹效率的定量评价

参考文献

第七章 分子印迹高聚物的应用

7.1 前言

7.2 传感器的应用

7.2.1 以石英晶体微量天平为基的传感器

7.2.2 电极型的传感器

7.2.3 光学传感器

7.3 信号高聚物

7.4 分子印迹吸收剂分析法

7.5 分子印迹膜

7.6 亲和力为基的固相萃取

7.7 印迹高聚物的“就地”制备

7.8 分子印迹催化剂

参考文献

第八章 最新的挑战和进展

8.1 前言

8.2 在水中的分子印迹术

8.2.1 功能单体和模板在水中的疏水相互作用

8.2.2 以金属和配体相配合的“预组织”

8.2.3 在气-水界面上的分子印迹术

8.3 用两类功能单体来实现合作性的识别

8.4 无机凝胶作为母体用于分子印迹

8.4.1 在硅胶母体上的共价印迹

8.4.2 用作印迹母体的TiO2超薄膜

8.4.3 通过分子印迹法得到的螺状硅胶

8.5 通过分子印迹得到的人工酶

8.5.1 与底物键合位点相配合的催化位点

8.5.2 用过渡态的类似物来制备催化抗体

参考文献

第九章 结论与前景