【摘 要】
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手性是自然界中一种普遍的现象。氨基酸作为生命有机体的重要组成部分也具有手性,即存在两种对映异构体,而且两种对应异构体的活性往往不尽相同,因此对其进行有效拆分具有十
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手性是自然界中一种普遍的现象。氨基酸作为生命有机体的重要组成部分也具有手性,即存在两种对映异构体,而且两种对应异构体的活性往往不尽相同,因此对其进行有效拆分具有十分重要的意义。传统的氨基酸拆分方法如色谱法、膜分离、毛细管电泳法等因操作复杂、成本高且效率低等缺点而受到极大的限制,因此开发一种操作简单、成本低、效率高的对映体拆分方法就显得尤为重要。碳纳米管(CNTs)和氧化石墨烯(GO)是目前研究最为广泛的碳纳米材料,它们独特的物理化学性质使其在物质分离、生物医药、催化等领域具有巨大的应用潜力。Fe3O4纳米粒与碳纳米材料相结合得到的复合纳米材料具有便捷的磁分离功能,为其回收再利用提供了可能性。聚(N-异丙基丙烯酰胺)(PNIPAM)是一种性能优异的温敏高分子,而β-环糊精(β-CD)因特殊的空腔结构使其能与众多手性客体分子形成主-客体络合物,因此表现出了高的对映选择性。在实际应用中,同时使用PNIPAM和β-CD对MGO和MCNTs磁性碳纳米材料进行功能修饰,有望获得两种新型功能磁性碳纳米材料,并用于氨基酸对映体的直接拆分,有望解决常规拆分法存在的问题。基于此,本研究设计制备了两种新型磁性碳纳米材料,并用于氨基酸对映体的直接拆分。具体研究内容如下:1)先采用简单一步溶剂热法合成磁性氧化石墨烯纳米片(MGO),使石墨烯纳米片具有方便的磁收集性,然后通过贻贝化学结合表面引发原子转移自由基聚合法(SI-ATRP)和环氧基开环反应在其表面接枝PNG-CD功能聚合物链,制得温敏β-CD聚合物刷修饰的磁性氧化石墨烯(MGO@PNG-CD),研究了其对色氨酸对映异构体(DL-Trp)的手性拆分性能和重复使用性能;2)在上一工作的基础上,通过在磁性碳纳米管(MCNTs)上接枝PNG-CD功能聚合物刷,制备了拆分性能更优异的温敏磁性碳纳米管(MCNTs-PNG-CD)。研究了其对DL-Trp的手性拆分性能和重复使用性能;研究表明,制备的两种功能磁性碳纳米材料对DL-Trp表现出了优异的温敏手性识别和高对映选择性。在低温操作条件下对DL-Trp的拆分能力(e.e.)可达到100%,并且对映体溶液的浓度越低,拆分效率越高。与MGO@PNG-CD相比,MCNTs-PNG-CD能分离更高浓度的DL-Trp。此外,所获得的两种新型功能磁性碳纳米手性选择剂材料在外加磁场下很容易实现回收再利用,与传统手性拆分剂相比,本研究设计制备的新型磁性碳纳米手性选择剂更加经济环保。
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