概述
分子印跡學:它是近年發展起來的一種新方法,可為人們提供具有期望結構和性質的分子組合體.當體系中存在著模板分子時,功能單體可以通過聚合使這些模板分子以互補的形式固定下來.聚合後,模板分子可以被除去,從而使獲得的分子組裝體能專一性地鍵合模板分子及其類似物.分子印跡法實驗所需的主要試劑:模板分子,功能單體,交聯劑,自由基引發劑,溶劑等.
詳細介紹
功能單體如甲基丙烯酸,4-乙烯吡啶,所有各種不同的聚合反應(如自由基聚合陰離子陽離子聚合以及縮合聚合反應等)都可用於分子印跡法中.而唯一的條件是:要求在聚合時能夠保證體系中所有反應,包括模板交聯劑,單體和模板等所形成的非共價印跡保持完好不變.在這些不同的聚合方法中,以自由基聚合反應套用最為廣泛,這是由於它的操作方便並且有著更多方面的用途.在共價聯結的印跡法中,模板和烯類單體間是通過共價鍵聯結在一起,聚合中以丙烯酸甲基丙烯酸的酯以及醯胺等為最常見的單體.而且許多功能單體已成為商品可以方便購買.
交聯劑在有機溶劑中進行分子印跡實驗,乙二醇雙甲基丙烯酸酯(EDMA)以及二乙烯基苯是最常用的交聯劑.而在水相中常用的交聯劑是氮氮亞甲基雙丙烯醯酯胺.這些試劑的基本作用是為了固定客體的鍵合點,使之牢固地處於希望的結構之中.它們可使帶有印跡的高聚物在溶劑中不能溶解,而利於其實際利用.此外,通過套用不同種類的交聯劑還可使我們能很好地控制客體鍵合點的結構,以及圍繞它們的化學環境.為實現有效的印跡效果,交聯劑的反應能力應和功能單體相類似.通過選擇適當的交聯劑,無規的共聚反應將成功的實現,從而使功能單體所衍生的功能殘基能均勻地分成於聚合物的網路之中.體系中交聯劑對功能單體二者間的摩爾比十分重要.如比例太小,則客體鍵合點彼此間將相距太近,以至於使它們不能獨立完成工作,在極端情況下,當體系中的某一位點和客體相鍵合後將會引起相鄰其他位點的功能完全阻抑.然而在極端大的摩爾比時,體系的印跡效率也將被破壞,特別當交聯劑表現出具有和功能單體或模板間存在非共價的相互作用.
溶劑溶劑應能溶解聚合反應中所需的各種試劑.而在此過程中溶劑還有許多十分重要的作用.其中之一就是為印跡高聚物提供多孔結構,進而可促進客體分子的鍵合速度.多孔結構的形成對於被鍵合客體的釋出也是重要的.在聚合反應中溶劑分可進入高聚物內部而在後處理時除去.在這些過程中,溶劑分子所占有的空間就成為小孔而殘留在高聚物內.在無溶劑的條件下,進行高分子聚合,產物將是十分堅硬的,因此就難於健合和釋出客體分子.溶劑的另一作用是能分散在聚合反應中所釋放出的能量,否則反應局部溫度將會很高.此外,聚合過程中若無溶劑存在,還會對單體和模板加成物的生成產生影響.溶劑的選擇依賴於印跡的種類,在共價印跡法中,許多溶劑都可以套用,只要它們能滿足可溶解體系中的所有組分.而在非共價的印跡法中,為促進功能單體和模板間的非共價加成物生成以及增強印跡的效率,對於溶劑的選擇是十分嚴格的.氯仿是一種最為廣泛的溶劑因為它既滿足能溶解多種單體和模板的同時,也不會壓制氫鍵的生成.然而,商品氯仿通常用乙醇加以穩定,但乙醇對許多分子印跡是不利的,因為它會阻礙單體與模板間形成氫鍵.所以商品氯仿在使用前須重新蒸餾除去乙醇.
聚合反應自由基聚合可通過自由基引發劑的熱分解而引發.如用AIBN(2,2-偶氮二異腈)或ADVN為引發劑,經分解而形成自由基,通過對單體的攻擊繼而長出鏈增長自由基.反應很簡單,然而在聚合過程中從混合物中除去氧氣很重要,因為氧氣可以捕獲自由基從而阻止聚合進行.有時功能單體與模板形成的在高溫下不穩定,所以聚合反應在低溫下進行.
圖書信息
基本信息作者： 吳世康 汪鵬飛
出版社： 科學出版社 出版日期： 2006年04月
ISBN： 7-03-016817-8/O.2434 開本： 16 開
類別： 綜合化學化工,有機化學化工,分析化學及儀器,物理化學,高分子科學工程 頁數： 102 頁
本書是《現代化學前沿譯叢》之一。分子印跡學是一門新興的學科，涉及物理化學，高分子化學，分析化學以及超分子化學等基礎學科。它是在分子識別，接受體設計，超分子弱相互作用，產物的鑑別和分離等理論與實際需要的基礎上發展起來的。分子印跡法是通過超分子與高分子方法，使複雜的接受體及其設計和合成問題變得簡單化，從而大大有利於新的識別和鑑定體系的建立，給實驗室以至工業部門的分析鑑定和產物分離等帶來極大的方便。
圖書目錄第一章 緒論
1.1 在先進科學技術中“接受體”分子的重要性
1.2 自然界存在的接受體
1.3 人工的接受體
1.4 可實際套用的接受體
1.5 為什麼分子印跡技術有著美好的前景?
參考文獻
第二章 分子印跡學基礎
2.1 前言
2.2 分子印跡的一般原理
2.3 共價印跡法和非共價印跡法
2.4 共價印跡法與非共價印跡法的優點與缺點
2.5 歷史
參考文獻
第三章 實驗方法(1)——分子印跡法的工作步驟
3.1 前言
3.2 試劑和實驗步驟
3.2.1 功能單體
3.2.2 交聯劑
3.2.3 溶劑
3.2.4 聚合反應的步驟
3.3 共價的印跡法
3.3.1 以硼酸酯聯結的印跡法
3.3.2 碳酸酯的印跡法
3.3.3 乙縮醛和縮酮
3.3.4 席夫鹼式的印跡法
3.3.5 帶S—S鍵的印跡
3.3.6 帶有配位鍵的印跡
3.4 非共價的印跡法
3.4.1 以羧基作為氫鍵的作用點
3.4.2 以吡啶作為氫鍵的作用點
3.4.3 對有多重氫鍵位點的客體鍵合點
3.4.4 通過靜電作用的吡啶鹽客體結合點
3.4.5 非極性的鍵合點
3.5 虛擬的分子印跡
參考文獻
第四章 實驗方法(2)——印跡效率的評價
4.1 前言
4.2 色譜實驗法
4.3 分批式的客體鍵合實驗
4.4 客體鍵合常數的測定
參考文獻
第五章 分子印跡反應的光譜分析
5.1 前言
5.2 在預組織階段加成物的結構
5.2.1 溶液中加成物的生成
5.2.2 在固體表面上加成物的形成
5.3 對單體-模板加成物生成鍵合常數的測定
5.4 K值和印跡效率的關係
5.5 客體鍵合點的結構
參考文獻
第六章 典型分子印跡法的流程圖
6.1 前言
6.2 試劑的選擇
6.2.1 功能單體
6.2.2 聚合溶劑
6.2.3 交聯劑
6.3 聚合反應
6.4 印跡高聚物在HPLC柱內的裝填
6.5 印跡效率的定量評價
參考文獻
第七章 分子印跡高聚物的套用
7.1 前言
7.2 感測器的套用
7.2.1 以石英晶體微量天平為基的感測器
7.2.2 電極型的感測器
7.2.3 光學感測器
7.3 信號高聚物
7.4 分子印跡吸收劑分析法
7.5 分子印跡膜
7.6 親和力為基的固相萃取
7.7 印跡高聚物的“就地”製備
7.8 分子印跡催化劑
參考文獻
第八章 最新的挑戰和進展
8.1 前言
8.2 在水中的分子印跡術
8.2.1 功能單體和模板在水中的疏水相互作用
8.2.2 以金屬和配體相配合的“預組織”
8.2.3 在氣-水界面上的分子印跡術
8.3 用兩類功能單體來實現合作性的識別
8.4 無機凝膠作為母體用於分子印跡
8.4.1 在矽膠母體上的共價印跡
8.4.2 用作印跡母體的TiO2超薄膜
8.4.3 通過分子印跡法得到的螺狀矽膠
8.5 通過分子印跡得到的人工酶
8.5.1 與底物鍵合位點相配合的催化位點
8.5.2 用過渡態的類似物來製備催化抗體
參考文獻
第九章 結論與前景
