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新型多糖类手性分离材料的结构设计、精确合成与性能
  • 项目名称:新型多糖类手性分离材料的结构设计、精确合成与性能
  • 项目类别:青年科学基金项目
  • 批准号:51103167
  • 申请代码:E031301
  • 项目来源:国家自然科学基金
  • 研究期限:2012-01-01-2014-12-31
  • 项目负责人:张金明
  • 依托单位:中国科学院化学研究所
  • 批准年度:2011
中文摘要:

手性拆分在医药、生物、材料等领域具有极其重要的意义。多糖类手性分离材料具有很好的手性识别能力,是目前应用最广、最有效、最可靠的手性拆分材料。然而,其精确可控制备还难以实现,极大地限制了该类材料的发展。因此,开发新型的可控制备方法、设计并精确合成特定结构的多糖类手性分离材料是一个既有重要学术意义又有良好应用前景的课题,也是一项具有挑战性的课题。本课题拟以新型"绿色"溶剂离子液体为介质,探索开发简便、高效、绿色、可控的均相合成路线,制备多种结构均一、精确可控的多糖类手性分离材料,系统研究、揭示其手性拆分机理,最终精确设计、构建拆分性能优异的新型拓扑结构的手性分离材料。本课题有望形成全新的手性分离材料制备技术,推动新型手性分离材料的开发和应用,简化区域选择型和键合型手性分离材料的合成路线,加深对手性分离材料构效关系的认识,推动相关学科的发展,具有重要的学术价值和实用价值。

结论摘要:

多糖类手性分离材料是目前拆分性能最好、最有效的手性拆分材料,广泛地应用于合成、医药等领域。然而,其精确可控制备还难以实现,限制了人们对手性拆分机理和构效关系的认识,也限制了该类材料的发展。另外,手性分离材料价格昂贵,附加值高;但我国对该类材料的生产完全空白,缺失其核心制备技术和知识产权。因此,开发全新的可控制备方法、设计并精确合成结构明确的多糖类手性分离材料,具有重要的学术意义和经济价值。本课题以多糖的新型溶剂离子液体为介质,详细考察了多糖在离子液体中的均相酯化反应,形成了多糖类手性分离材料简便、高效、均相、可控的制备方法;进而通过分子设计和均相反应,制备了结构均一、精确可控的多糖类手性分离材料;最后,详细考察了其手性拆分性能,研究结构与性能之间的关系,初步认识了手性拆分机理。重要结果如下 (1)通过详细研究多糖在离子液体中的均相酯化反应,结合Hammett常数,揭示了多糖在离子液体中反应规律、过程和机理,形成了以离子液体为介质、简便高效、均相可控、普适性的制备多糖类手性分离材料的新方法; (2)发现在离子液体中纤维素苯甲酸酯化表现出很高的区域选择性,并揭示其机理;利用该反应直接合成了区域选择性混合酯,对于合成新奇手性分离材料、揭示构效关系和拆分机理具有重要意义; (3)利用羧酸型离子液体网络结构和催化作用实现了更加快速、高效地合成多糖羧酸酯,而且反应条件温和,加工窗口宽,适用范围更宽,非常适合工业化生产,该结果对于选择合适的离子液体作为合成介质具有重要指导意义; (4)针对目前多糖类手性分离材料结构、种类受限的问题,利用上述均相合成新方法,制备了结构均一、精确可控、种类多样的新型多糖类手性分离材料; (5)通过涂敷和click键合两种方式将手性分离材料负载在硅胶上,详细考察了其手性拆分性能,研究其结构与拆分性能之间的关系,初步认识了手性拆分机理,得到了多种拆分性能优异的新型拓扑结构的多糖类手性分离材料。总之,本课题以离子液体为介质,形成了全新的手性分离材料制备技术,制备了多种结构均一、精确可控、拆分性能优异的多糖类手性分离材料,并对其中的关键科学问题展开了研究工作取得了突破性进展。本课题取得的研究成果对于推动新型手性分离材料的开发和应用,简化手性分离材料的合成路线,在分子水平上认识手性识别机理,打破国外技术封锁,具有重要意义。


成果综合统计
成果类型
数量
  • 期刊论文
  • 会议论文
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