基于自组装技术的功能化磁性复合材料制备及其分离手性化合物的研究

The development of more rapid and effective enantioseparation techniques is important and challenged. Magnetic nanoparticles with large surface-to-volume ratio and special magnetism property have demonstrated great potential in chiral discrimination. This study intends to utilize magnetic nanomaterials immobilized with an appropriate chiral selector for enantioseparation. Firstly, functionalized magnetic nanomaterials and chiral selectors with various active groups are prepared. Secondly, chiral selectors are anchored onto the surface of the functionalized magnetic nanomaterials by means of self-assembly. The relationships between nano structure and the property are investigated by various characterized methods. Lastly, these chiral magnetic nanomaterials are used as adsorbents for enantioselective separation. The chiral recognized mechanisms are studied. To conclude, a rapid and effective method is developed for enantioseparation using magnetic nanoparticles as separator with self-assembled chiral selectors.

高效、快速的手性分离技术研究是一项重要而具有挑战性的工作。磁性纳米颗粒具有高的比表面积和独特的磁学性质，因而在手性分离领域显示出巨大的应用潜力。本研究拟以磁性纳米颗粒作为载体，从分子设计角度出发，制备能提供多种活性基团作用点的功能化磁性纳米复合材料和手性选择剂；利用自组装技术将不同手性选择剂分子负载在功能化磁性纳米材料表面，并通过多种表征与测试手段，系统考察该材料对手性分离的增强作用，阐明材料结构与性能关系；构建手性分离体系，以手性化合物为分析对象，对自组装型功能化磁性复合材料的分离性能进行对比分析与评价，研究反应动力学和热力学过程，探讨手性识别机理。基于磁性纳米颗粒和分子自组装技术的手性分离体系将明显提高分离速度和容量，为建立快速、高效的手性分离方法提供科学依据。

磁性纳米颗粒具有高的比表面积和独特的磁学性质，因而在手性分离领域显示出巨大的应用潜力。本项目主要基于磁性纳米颗粒和自组装技术，开展了多种新型手性选择体修饰复合材料的制备及其手性分离应用研究。首先，以磁性纳米颗粒作为载体，制备能提供多种活性基团作用点的功能化磁性复合材料，包括磁性-金纳米颗粒复合材料、磺酸基修饰磁性复合材料、磁性-碳纳米管复合材料和铵基修饰磁性复合材料。然后，依据功能化磁性复合材料表面活性基团性质，筛选或设计合成了巯基化β-环糊精、糖肽类抗生素、烷基-氨基酸衍生物、牛血清蛋白等作为手性选择剂分子；利用自组装技术将不同手性选择剂分子负载在相应功能化磁性复合材料表面，优化自组装过程，通过各种表征手段揭示功能化磁性复合材料与手性选择剂之间可通过配位、静电、疏水等相互作用，诱导产生自组装吸附。最后，考察构建手性分离体系，利用自组装型磁性复合材料作为手性吸附剂，分别以扁桃酸、布洛芬、氨基酸、安息香等手性化合物为分析对象，对自组装型功能化磁性复合材料的分离性能进行评价，建立了快速、高效的手性分离方法，并通过核磁和色谱等仪器分析结果初步探讨手性识别机理及脱附再生研究。总之，该项目按照研究计划基本完成了功能化磁性复合材料的制备及其手性分离应用研究，其研究结果对于探讨手性识别机理，开发快速、高效手性分离技术具有重要的科学意义和应用前景。