四種羥基類功能修飾多孔吸附材料及其性能研究.pdf

1、為了提高多孔吸附材料的吸附性能，對其進行功能修飾改性是目前研究的熱點。天然產(chǎn)物組分復雜，現(xiàn)有各種分離純化材料遠不能滿足其分離純化的需要，針對天然產(chǎn)物中特定活性組分的結(jié)構(gòu)特征，設(shè)計制備功能修飾材料的相關(guān)研究較少。選擇何種功能修飾基團，為什么選擇這種修飾基團，功能修飾材料與靶標分子間的構(gòu)效關(guān)系及其分離規(guī)律等方面研究都十分薄弱，致使吸附材料的選擇性和專一性不強，吸附分離效果不高。因此，針對天然產(chǎn)物中的活性組分，定向設(shè)計制備特定功能修飾的多孔吸

2、附材料，提高天然產(chǎn)物中有效活性組分分離純化效率與選擇性，是天然產(chǎn)物中的活性組分分離純化研究的一個新契機。
　　本論文以天然產(chǎn)物中多酚類化合物為研究對象，以氯甲基化的聚苯乙烯（PS）為基材，基于多酚類化合物多酚羥基的結(jié)構(gòu)特征，設(shè)計制備以羥基、苯酚、間苯二酚、對苯二酚為功能基團的四種羥基類功能修飾多孔吸附材料，通過對目標組分的吸附解析行為研究，探討了四種羥基類功能修飾材料與目標組分吸附性能間的構(gòu)效關(guān)系，考察了氫鍵和π-π相互作用對吸附

3、性能的影響及其分離規(guī)律，考察了多孔吸附材料的親水性與篩分效應對吸附性能的影響及其分離規(guī)律，在此基礎(chǔ)上對其吸附機理進行了深入探討。主要研究內(nèi)容及結(jié)果如下：
　?。?）以氯甲基化PS為基材，設(shè)計制備了四種羥基類功能修飾材料，在堿性條件下水解得到最佳羥基功能修飾材料 X1，X1的孔徑結(jié)構(gòu)與比表面積未發(fā)生變化，利用Friedel–Craft catalyst反應得到最佳苯酚功能修飾材料X2、間苯二酚功能修飾材料X3和對苯二酚功能修飾材料X

4、4，這三種功能基團羥基數(shù)量及空間結(jié)構(gòu)有明顯差異，同時比表面積有較大增大。
　?。?）以對何首烏提取液中多酚類化合物二苯乙烯苷（TSG）分子為模板化合物，考察四種羥基類功能材料對TSG吸附與保留性能。研究表明：功能修飾材料的親水性、功能修飾基團與吸附質(zhì)間的幾何匹配有利于對TSG的選擇性吸附，吸附材料的親水性、大的比表面積、吸附劑與吸附質(zhì)間的氫鍵或π-π相互作用、功能修飾基團與吸附質(zhì)間的幾何匹配有利于吸附容量的增加和對TSG的吸附保留

5、，建立了四種羥基類功能修飾材料與目標組分吸附性能間構(gòu)效關(guān)系。
　?。?）系統(tǒng)分析了羥基類功能修飾材料的氫鍵作用和π-π相互作用對TSG的吸附機理及其規(guī)律。研究表明：以氫鍵作用為主的X1，以氫鍵、π-π相互作用共同作用的X2對TSG的吸附過程符合偽二級動力學模型，X3與X4吸附行為更符合偽一級動力學模型。四種羥基類功能修飾材料對TSG的吸附過程適合于Langmuir等溫吸附模型。吸附焓△H都為正值，說明吸附過程都為吸熱過程，X2對T

6、SG的吸附是自發(fā)進行的，其它吸附材料對TSG的吸附需要一些外加能量才能發(fā)生。氫鍵作用與π-π相互作用有助于吸附速度與吸附量的增加，而功能基團的空間結(jié)構(gòu)對TSG的吸附行為有明顯影響。并在 X2和 X4層析柱上實現(xiàn)了何首烏藥材中 TSG的高效分離純化，TSG純度從8.12％提高至88.53%增加了10.9倍，回收率達79.76%。
　?。?）解析了酚羥基修飾的Friedel–Craft catalyst反應中伴隨有后交聯(lián)反應，研究表明

7、：后交聯(lián)反應對苯酚、間苯二酚和對苯二酚功能修飾材料的孔徑分布有明顯影響，后交聯(lián)反應前4h內(nèi)是形成新孔結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵因素，但不是唯一因素，在苯酚、對苯二酚參與的Friedel–Craft catalyst反應中產(chǎn)生了更多的孔結(jié)構(gòu)，間苯二酚參與的Friedel–Craft catalyst反應中有阻礙更多孔結(jié)構(gòu)形成的趨勢。
　　（5）以綠茶提取物中表沒食子兒茶素沒食子酸酯（EGCG）和咖啡因（CAF）分子為模板化合物，探討了羥基類功能修飾

8、材料的親水性與篩分效應對EGCG和CAF的吸附行為和吸附機理差異。研究表明：親水性利于吸附質(zhì)與吸附劑充分接觸，更多的孔結(jié)構(gòu)和大的比表面積有利于吸附容量的增加，但對小分子CAF的影響更為明顯。單純利用親水性、氫鍵作用、π-π相互作用等因素都無法實現(xiàn)EGCG和CAF同時分離純化，只有親水性與篩分效應產(chǎn)生一種新的協(xié)同效應時，才能實現(xiàn)EGCG和CAF的同時分離純化。EGCG和CAF的在X4上吸附過程更符合偽二級動力學模型和Langmuir等溫吸