环化聚合物对金属离子的识别(2)

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1.2研究意义

环化聚合物识别金属离子不仅在配位化学、分析化学、有机化学以及生物无机化学上具有重要研究意义,其在生命科学、信息科学、材料科学上都发展前景。其中目前发展较为成熟的几个用途有以下几点：

（1）识别型复合膜的制备

利用特定的环化聚合物受体能够识别特定的金属离子这一特殊的性质将环化聚合物固定在固态膜的表面或者膜孔内制备识别型复合膜，例如：近年来, 已有科学家将冠醚或穴醚单独固定在高聚物支撑层上制备出分子识别型固体膜, 进而发挥分子识别功能。这个膜可以应用于电化学、药物控释以及金属离子的选择性分离等。15-冠-5分子能选择性识别金属钠离子并与钠离子形成1:1的稳定配合物。若将冠醚和PES 支撑体混合，能够制备出Na+识别型固态膜, 这样的固态膜能用于金属盐溶液的分离或者提纯, 可以应用于含盐溶液或者海水的脱盐。源'自-优尔;文,论`文'网]www.youerw.com

（2）阳离子化学传感器

化学传感器指的是主体分子与客体之间通过相互之间的作用,改变两者的物理、化学性质从而产生可以检测的化学信号的一种分子器件。化学传感器有灵敏度高,选择性好,便于携带,易微型化,不需要预处理、不受到外界电磁场的干扰等优点,近年来受到人们广泛关注。而一些阳离子会对人们的生产生活产生危害，比如一些重金属离子如：Pb2+、Cd2 +、Cr6 +、Ni2 +、Hg2+等会产生重金属污染，对人体造成伤害，因此离子化学传感器应运而生。目前发展比较成熟的是阳离子化学传感器，例如基于四硫富瓦烯衍生物阳离子化学传感器，这种传感器在过去的30年里得到了飞速发展。

当然环化聚合物对金属离子的识别的用途不止以上两点，还有模拟酶，光电材料等。随着研究的深入，更多基于环化聚合物对金属离子识别原理的仪器出现。

制定具有对特定金属阳离子有识别功能的环化聚合物是目前化学家们研究的难点，也是研究环化聚合物识别金属离子的重要意义。目前科学家们要克服的问题有：一、如何制备热力学上稳定的具有大环的聚合物；二、聚合物对特定的分子或者离子具有识别功能。

1.2环化聚合物（硅脂）分析

：环化聚合物（硅脂）的分子结构示意图

由图可知：该环化聚合物（硅脂）是一种具有一个十四环的高分子聚合物。根据超分子化学理论，一般的环化聚合反应通常产生的是热力学上比较稳定的五元环或者六元环构造。具有这样的环的聚合物非常稳定，但是由于环太小无法在里面镶嵌分子。大一些的环（例如大于12环的12-冠-4）可以在环内镶嵌原子，分子或者离子，本实验中采用的环化聚合物（硅脂）是可以在其中镶嵌嵌分子或者原子的十四环。

从文献可知，虽然拥有大于12环的聚合物十分实用，但是制备这一类的聚合物必须克服形成热力学上不稳定的大环的困难。一般情况下，这样的反应称之为环化聚合反应或者是聚合反应。如何获得稳定的大环聚合物在这边我们就不赘述了。

由实验可知，该环化聚合物（硅脂）可以溶于二氯甲烷，三氯甲烷，氘代氯仿等有机物，难溶于甲醇，乙醇等有机物。结合实验室条件，在实验过程中，选择使用二氯甲烷作为溶解该物质的溶剂。

2、实验部分

2．1环化聚合物和金属阳离子作用

2.1.1实验药品

本次实验的药品为：环化聚合物（硅脂,自制），氯化镁（MgCl2 A R国药试剂）,氯化锌（ZnCl2 A R国药试剂）,氯化亚铁（FeCl2 A R国药试剂）,硫酸铜（CuSO4 A R国药试剂），硫酸镍(NiSO4 A R国药试剂),硫酸亚铁（FeSO4 A R国药试剂），硫酸锌（ZnSO4 A R国药试剂）,二氯甲烷（CH2Cl2 A R国药试剂），甲醇（CH3OH A R国药试剂），氯化钾（KCl A R国药试剂）,氘代氯仿（CDCl3 A R国药试剂）。