项目名称: 基于模板激活分子印迹策略的棉酚识别和吸附功能材料的合成和结构性能研究

项目编号: No.21472235

项目类型: 面上项目

立项/批准年度: 2015

项目学科: 无机化学

项目作者: 张亚刚

作者单位: 中国科学院新疆理化技术研究所

项目金额: 85万元

中文摘要: 由于棉籽中含有大量对人畜有毒的棉酚, 严重限制了其应用价值。开发节能环保、高效的棉酚识别和吸附材料,对棉籽资源的利用意义重大。本研究课题,提出并设计了模板激活分子印迹策略。采用基于分子识别的理念,筛选和合成出对棉酚具有特异性识别的官能团和单体分子,通过分子印迹的方法合成具有特异性识别位点的分子印迹有机功能材料。通过分子间氢键作用,设计合成对棉酚具有特异性吸附并且具有自聚集效应的单体分子。通过单体分子的自聚集效应,实现模板激活分子印迹策略。模板激活分子印迹策略能够有效减少分子印迹聚合物中非特异性识别位点的数量。增强分子印迹聚合物对棉酚的识别专一性和吸附能力。采用系列对照单体分子,考察和评价分子印迹策略和模板激活分子印迹策略的的有效性。考察关键参数,确定最佳的合成条件和工艺。通过模板激活分子印迹策略,合成对棉酚具有特异性识别和吸附的功能材料,为脱酚棉籽资源利用提供关键理论和技术支撑。

中文关键词: 有机功能材料;分子识别;分子印迹;棉酚;功能有机分子的设计与合成

英文摘要: The highly toxic gossypol in cotton seed is a big hurdle for its practical application. Development of energy efficient and environment benign process to prepare gossypol free cotton seed protein is paramount important. In order to achieve this goal, the template activated molecular imprinting strategy are proposed and developed to synthesize functional materials featuring high affinity and specificity for gossypol. Based on the principle of molecular recognition, the functional group which can specifically recognize gossypol is designed and the functional monomers are prepared. The molecularly imprinted polymers using gossypol as template are synthesized which feature high affinity and high specificity binding sites for gossypol. The functional monomers with tendency to form self-aggregates are designed using urea functionality via intra-molecular hydrogen bonding. Taking advantage of functional monomer self-aggregation, template activated molecular imprinting strategy are designed and achieved. Template activated molecular imprinting strategy use functional monomers not only with functional group specifically targeted to template molecule but also bearing functionality which can form self-aggregated structure. This design can significantly reduce the formation of non-specific binding sites in molecular imprinted polymers by functional monomer self-aggregation. molecular imprinted polymers made with this strategy can dramatically increase the affinity, specificity and selectivity for targeted template molecule. Control functional monomer are fixed onto the surface of silica gel to evaluate the molecular imprinting effect. Another control molecular imprinted polymer is made using functional monomer bearing the same recognition group for gossypol but without self-aggregation to evaluate the effectiveness of the template activated molecular imprinting strategy. In order to establish the structure-property relationship, key parameters such as different functional groups, types of crosslinkers, the ratio of functional monomer, template molecule and crosslinker, degree of crosslinking, solvent are systematically studied. It is proposed that the template activated molecular imprinting strategy will greatly facilitate the design of functional material with extremely high affinity and specificity by reducing the formation of non-specific binding sites. This type material holds great potential for the recognition and absorption of gossypol.

英文关键词: Functional organic material;Molecular recognition;Molecular imprinting;Gossypol;Design and synthesis of functional organic molecules

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