两亲性冠醚化合物的合成及其在离子通道膜中的应用

1、 化 学 学 报 日 口 离子通道膜 的表征 在 紫外光 的激发下， 二苯 甲酮夺取 聚碳酸 酯 核 孔 膜 表 面 的氢 ，发 生 提 氢 型 光 还 原 反应 ， 成 半 频 生 从 图 所示 图谱可知， 通过紫外光接枝 实验， 核 孔 膜 表 面 元 素 的含 量 从 上 升 到 ， 元 素 的含量从 下降到了 证实紫外光接 枝 反 应 使 得 核 孔 膜 表 层 上 覆 盖 了一 层 含 有 大 量 元素 的 物质 呐 醇 自 由基 ，核孔 膜 失 去 氢 离子 形 成 大 量表 面 自由 基【 】 接枝材料溶液 中的物质 与膜表面 自由基 结合， 发生紫外光接枝 反应，由于紫外光 比

2、高能辐射对材料 的 穿透力差，接枝聚合反应仅发生在核孔膜 的表 面， 以 所 核孔膜朝向紫外 光灯 的一面接枝上 了物质 形成带有 ， 致密皮层 的离子通道膜，膜表面平整呈乳 白色， 接枝量 根据公式（） 计算， 由图 （） 所示 的 照片，核孔膜表层分布有大量 孔径均匀的孔道，图 显示接枝后 的离子通道膜表 （） 面致密无孔，原有 的孔道被接 枝材 料所覆盖说明物质 通 过 紫 外 光 的 激 发，在 核 孔 膜 的 表 面 形 成 了 致 密 的皮 层 图 与 图 的对 比可知：离子通道膜上表 面 从 （） （） 图 所示 的 图谱 中，线（） 在 和 波段 出现 了强烈吸收峰， 证实通过

3、紫外光接 枝实验，核孔膜表面覆盖 了含有大量一 和一 的 物质 存在厚约 的致 密皮层 结构， ¨ 而且物质 只是覆盖 了 核孔膜表面 的膜 孔， 并没有完全进 入膜孔中 明紫外 证 光接枝法可 以控 制接枝 反应仅 发生在核孔膜 的表层， 而 不 改 变 核 孔膜 本 身 的微 观 结 构 图 所示 的核孔膜表 面微观结构 的 图片， ） 可 以清 楚地看 到其表面 存在 多个孔径基 本一致 的 圆形 膜孔图 中， 子通道 膜表面致密，膜孔完全被 大 （） 离 量直径约为 岬 的柱状结构所覆盖证实物 质 以冠醚环为 自组装 中心聚集成环， 并在膜表面层层 堆叠形 成 了多个近 似柱

4、状 的结构符合文献 ， 所描 述 的，带有长链 的三取代基两亲性冠醚化合物能够 以亲 水基 团冠醚 为核 心，团聚 成环形 结构 ， 后逐 层累积 ， 然 白组装形成规整 的柱状结构的情况 膜 运输 性 能测 试 图 （） 孔膜 与（） 子 通道 膜 图谱 核 离 （ ） （） 采用 了膜运输实验表征离子通道膜对 的识别和 运输功能在运输过程 中，原液仓和接 收仓 的水平面一 直保持持平， 证实水分子不能透过离子通道膜进入接 收 仓 有水溶液 中的离子能够在冠醚形成的柱状通道进 只 。 叫 叫 （ 图 （ 核孔 膜与（） ） 离子通道膜 的 图谱 （） （） 唐 橙 橙 等 ：两 亲 性 冠

5、醚 化 合物 的 合 成 及 其 在 离 子 通 道 膜 中 的应 用 图 扫 描 电子 显 微 镜 图像 （） 孔 膜 表面 ，离 子 通 道 膜 表 面 ，核 孔 膜 截 面 ，离 子通 道 膜 截 面 核 （） （） （） （）： （）： （） ； （） 卜 、 ” 麓 一一 暑 “ 知 图 接枝膜的表面原子力显 微镜 图像 （） 核孔膜；（） 离子通 道 膜 （） （） 行 跳跃性的运输 ， 原液仓 到达接受仓 从 图 是对 比膜 与离子通 道膜 运输实验 中， 收仓溶 接 液 电导率变化值 时间变化 的情 况由公式（） 随 （） 算 出的 电导率变 化值、离子通过速率 和相对 分离参

6、 图 膜 运输 实验 图（） 比膜；离子通道膜 对 （） （） （） ， 这 种运输 机 理与 生物 细胞 膜 中的 阳离子通 道 的作 数（ 用于描述运输实验 中 的过膜运 输情况 ） 用机 理 非常 的相 似而 且 当接 受相 中离 子达 到 一定浓 化 学 学 报 度 ， 的 跨 膜 运 输 会 受 到 抑 制 ， 收 仓 中 电 导率 增 幅 接 冠醚 为原料，制备了两亲性冠醚化合物： 一 甲基 羟 ， ， 苯并 ， 冠 ， 十 二烷基 （ 羰 基） 氧基 甲酸 苄 苯 采用紫外 光接 枝法将其接枝到商用 变小，离子通 过效率 降低，体现 出类似于生物膜 阳离子 通 道 的饱 和 性

7、在 图 所示 的对 比膜 的运输实验 中， 收仓 （） 接 值 随 时间变 化缓慢上 升，与致密 膜 的实验 数据基 本吻合 其 值的上升是 由于 自制膜运输仪器为开放体系， 空气 中的微尘在实验过程 中进入接收仓水体而引起 的 明 说 通 过紫外 光接枝方 法形成 的致密皮 层能够 完全覆盖 核 孔膜的膜孔， 使其 出现类似 致密膜 的性质，即基本不允 许 原液仓 中的离子透过膜层进入接 收仓 在 图 表示的离子通道膜 的测试实验中，由于离 （） 子通道膜表面存在有 两亲性冠醚化合物： 物质 所 自组 装形成 的柱状通道， 且通道 中的 冠 醚环选择性地结 合 原液 仓 中游 离 的 并 使

8、 其 在 通道 中 以浓 度 差 为 动 ， 力 ， 跃 性 地 在 各 个 冠 醚环 中进 行 运 输 ，逐渐 进 入 接 收 跳 聚碳酸酯核孔膜上， 得到 了 识别型离子通道膜 通 过对膜的结构 和性 能进行表征发现：这种两亲性的长链 有机 物可 以 自行 组装形 成柱 状结 构离子 运输 实验证 实，由于 冠 的冠醚结构对 具有特殊识别性， 所 以冠醚环 层层堆 叠形成 的柱状 结构可 以选择性地 识别 和运输 通过对物质 组成 、膜片结构和运输功能的 检测证 实：由本文合成的这种两亲性冠 醚化合物制成 的 紫外光接枝膜是一种类似于 生物膜离子通道的 识别 型 离 子 通道 膜 ， ；

9、， ， ， 仓 中所 以接 收仓 口 值随时间变化 出现 明显的上升 对 比膜 的平均 离 子通过 效 率 一 × ，离子通道膜 的平均离子通 过效率 × 一 两种膜 的相对分离 系数 证 明物质 对 具有特殊的选择性，能允许 在冠醚 环 堆 叠 形 成 离 子通 道 中进 行 过 膜运 输 ， ， ， ， ； ， ， ， ， ； ， ， ， ， ； ； ， ； ， ， ， ； ； ， ， ， 从离子通道膜 实验 ） 图 中叮以发现， 接受仓 中液 体的 值 变化，呈现如下规律：首先原液仓 中 的逐 渐与膜片皮层进行接触，与冠醚环结合，此时离子运输 速度较慢， ×

10、 ；当水溶液充分 与皮层结 合后， 开始跳 跃性地在层层堆叠 的冠醚环 组成的柱 状 通 道 中， 原液 仓 向接 受 仓 进 行 高 效 运 输 ，接 受 仓 液 从 ， ； ， ； ， ； ； ， ， ， 一 ， ， （ ） （ 米鹏 ，褚 良银 ， 文 川，过 滤 与 分 离， ， 杨 ， ） ， ， ； ， ； 体的 值快速增加， 此时 ；随着接 】 受仓中 达到一定浓度， 的跨膜运输开始受到抑 制，口 值增幅变 小， 的运输速度减慢， × 证实 由物质 中含有 的柱状离子通道对于 的 运输具有饱和性 等 】 用 具 有 自组 装 功 能 的 杯 芳 烃 衍 采 ， ， ， ； ， ； ， ； ， ， 一 ， （） ， （ ） （ 晓 东，中 国材 料 科技 与设 备 ， （） 邢 ，） ， ， ， ， ， ； ； ； ； ， ； “ ， ， 生物制得 的金属离 子通 道膜的最大离子通过效率 为 × 离子通道 膜 的最大 离子通过 效率 一 ×一 远大于文献值， ， 证实其能高效地运输 ， ； ， ； ， ， ， ， ； 一 ， ； ， 一 ， 占 ， 综合数据证 实，本文