点击反应制备基于介孔氧化硅的二维分子印迹材料

This program is targeted at establishing an entirely new two-dimensional (2D) molecularly imprinting approach. 2D molecularly imprinted materials for steroids or quinolones will be designed and prepared using azide modified β-cyclodextrin as the main functional monomer and alkynyl-modified mesoporous silicas as the skeleton. The functional monomer molecules are first assembled around the template molecules by formation of template-monomer complexes, and thus, the mutual positions of the functional monomers are fixed. Then, the functional monomers are anchored to the inner walls of the nano-pores of mesoporous silicas via click chemistry. Fabrication of molecular recognition sites in the nano-pores of mesoporous silicas can eliminate the sealed effect caused by the high cross-linked polymers arisen from traditional three-dimensional (3D) imprinting and change the recognition sites from closed to open, which will be beneficial to improving the accessibility of the recognition sites, enhancing the adsorption capacity and facilitating the mass transfer of the imprinted materials. In traditional 3-D imprinting, functional monomers are frozen by cross-linking polymerization. However, in the 2D imprinting strategy, functional monomers are conjugated to the mesoporous silicas skeleton through the exploitation of click chemistry. This method can ensure that the functional monomers are moveable and the recognition centers are flexible, which makes it possible to obtain the induced-fit effect in molecular recognition process of the imprinted materials. If the program has been fulfilled, new research fields of molecular imprinting will be initiated. This will promote the development of molecular imprinting technique. In addition, the program can provide new ideas for modifications of mesoporous silicas with the purpose of enhancing the selectivity.

本项目旨在建立一个全新的二维（2D）分子印迹方法。以甾族类化合物或喹诺酮类药物为模板分子，以叠氮基修饰的β-环糊精为主要功能单体，通过模板分子对功能单体的组装作用确定功能单体的相对位置，继而通过点击反应将功能单体锚接在介孔氧化硅纳米孔道内壁，得到2D分子印迹材料。 将分子识别中心构建在介孔氧化硅的纳米孔道内，消除传统三维（3D）印迹中生成的高度交联聚合物对识别中心的封闭作用，将识别中心由封闭转为开放，从而有效地提高印迹材料识别中心的可接近性、提高吸附容量和传质速度。 利用点击反应锚接功能单体，使功能单体具有一定的活动性，改变传统3D印迹中利用交联聚合反应"冻结"功能单体的方法，从而将印迹材料中识别中心的刚性空间变为柔性空间，有望获得分子识别时的诱导契合效果。 本项目的实施将开创分子印迹技术新的研究领域，促进分子印迹技术的发展，也为提高介孔氧化硅材料对客体的选择性的修饰改性提供新思路。

传统的3D分子印迹技术采用本体聚合得到高度交联的块状聚合物，再研磨成细小颗粒后使用，此方法存在模板分子去除不完全，活性中心可接近性低，传质速度慢的缺陷，严重限制了分子印迹材料的发展和应用。. 本项目建立了一种新的2D分子印迹方法。在介孔氧化硅纳米孔道里，以β-环糊精为主要功能单体，通过模板分子对功能单体的组装作用确定功能单体的相对位置，再通过点击反应链接功能单体到介孔氧化硅孔道内壁上，将分子识别中心构建在介孔氧化硅的纳米孔道内，从而有效地提高了印迹材料识别中心的可接近性和传质速度。本研究将分子印迹技术的选择性与介孔材料的可接近性结合起来，开创了分子印迹技术新的研究领域。此外，本项目采用分子印迹技术修饰介孔材料，为提高介孔氧化材料对客体的选择性提供了新的表面改性方法，并成功地应用于柱色谱固定相、薄层色谱（TLC）固定相、固相吸附剂(SPE)等领域。. 本项目还研究了萘酰亚胺类化合物在荧光印迹材料制备中的应用。依据模板分子的不同，可以设计出不同的萘酰亚胺类衍生物作为荧光分子印迹功能单体。研究表明，萘酰亚胺类化合物可以作为一类通用的荧光化合物构建各类分子或离子印迹传感器，从而实现对特定目标物质方便、快捷、灵敏地检测。. 此外，本项目在基于石墨烯复合材料的新型高灵敏的电化学传感器的构建与应用等领域开展了系列研究。结果表明，由于石墨烯具有高比表面积、优异的导热导电性、优良的化学稳定性及量子隧道效应等多种物理化学特性，在构建新型高灵敏的电化学传感器中，石墨烯复合材料具有极大的优势和潜力。基于石墨烯复合材料的新型电化学传感器普遍具有灵敏性高、响应时间短，线性范围宽，检测限低等优点。此外，还表现出良好的稳定性和重现性。