基于离子液体功能基的大孔吸附树脂构效关系研究及多参数模型构建

Based on our previous study, this program aims to systematically study the adsorption behavior of template molecules on MARs functionalized by ionic liquid. Catechin compounds are intends to be used as template molecules, while a series of novel structure MARs are fuctionalized by introducing imidazole ionic liquids of different structures as functional groups. The method of three linear component analysis are employed to reveal the structure-activity relationship with the multiple adsorption forces (Van der Waals force, hydrogen bond, dipole force, hydrophobic interaction, π-π interaction etc.) as the breakthrough point of structure-activity relationship studies, meanwhile, sieving effect parameters, adsorption functional parameters and adsorption/desorption parameters are used as the three-dimensional variable function. This research can provide theoretical support for not only designing and synthesizing MARs with high selectivity and specificity, but also predicting and screening MARs with the best separation efficiency on target compounds.

本项目在前期研究基础上，拟以儿茶素类化合物为模型分子，通过在MAR 上引入不同结构的咪唑类离子液为功能基，系统研究其对模型分子吸附行为。以多重吸附作用力(范德华力、氢键作用力、偶极力、疏水性作用、π-π作用等)为构效关系研究的切入点，以筛分作用参数、吸附作用参数和吸附/解吸附性能参数为三维变量函数，利用三线性成分分析法揭示其构效关系。本研究可为高选择性、专一性MAR 合成的设计和对目标化合物具有最佳分离效能MAR 的预测和筛选提供理论支持。

大孔吸附树脂（MAR）虽然具有物理、化学性质稳定，比表面积大、吸附量大、容易再生、使用周期长等优势，但存在选择性差的不足，尤其是对化学结构相近化合物的分离效果较差。通过定向设计合成对复杂体系中结构相近化合物的高选择性分离，是亟需解决的关键科学与技术问题。本项目合成了一种含有离子液体功能基的MAR，并对其进行了表征；选择儿茶素化合物中EGCG、EC、ECG和EGC为模版分子，系统研究了模板分子在新型离子液体功能化MAR上的吸附行为，通过吸附动力学、吸附等温线探讨其吸附机理。结果表明，25 °C时，相对于AB-8，离子液功能化MAR对EGCG、EC、ECG和EGC的吸附量分别提高了9.87%、5.48%、7.24%和7.58%；咪唑基团的引入，增强了离子液功能化MAR与模板分子之间的离子偶极、氢键、π-π等作用，增强了富集效率。. 通过分析先前的实验结果，影响大孔吸附树脂吸附的主要因素包括比表面积、孔径大小、孔体积、功能基团等；其中比表面积可能是主要影响因素。鉴于此，制备含有离子液体功能基超交联吸附树脂，通过超交联反应，增大树脂的比表面积，进而改善其吸附容量。选择EGCG和EC为模版分子，通过研究EGCG和EC在该树脂上的吸附动力学和吸附等温线，并对吸附热力学参数进行计算，揭示其吸附机理。15 °C时，D101、AB-8和HP-IL16对EGCG的吸附量分别为75.76、73.53和172.41 mg/g，对EC的吸附量分别为123.46、100.00和140.85 mg/g，说明通过修饰后，吸附效率大大改善，说明比表面积、离子偶极、氢键、π-π等作用对富集效率起着重要的作用。利用离子液可以与目标物形成氢键、π-π、疏水和静电等作用，以及IPN的独特结构，制备了具有互穿网络聚合物（IPN）结构的MAR。以橄榄苦苷为模板分子，通过研究橄榄苦苷在互穿网络MAR上的吸附动力学、吸附等温线和泄露曲线，并对吸附热力学参数进行计算，揭示其吸附机理。25 °C时，具有IPN结构的MAR对橄榄苦苷的吸附量比PS-CH2Cl提高了3.08倍，并具有较好的再生性能。研究结果再次证明MAR上氢键基团的引入，可以增强MAR对橄榄苦苷的吸附性能。. 总之，本项目可为高选择性、专一性MAR合成的设计和对目标化合物具有最佳分离效能MAR的预测和筛选提供理论支持。