[发明专利]用于制备重金属离子印迹聚合物的功能单体和制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种功能单体，特别涉及分子结构中含有季铵盐和配合物单元的功能单体，用于制备具有识别、检测和分离重金属离子功能的离子印迹聚合物，属于功能高分子材料领域。

技术背景

分子印迹聚合物是指以某一特定的目标分子为模板，将结构上具有互补性的功能单体通过相互作用(配位键、氢键、范德华力、静电作用、疏水作用等)与模板结合，加入交联剂进行聚合反应，反应完成后，将模板洗脱出来，形成一种具有固定空穴大小和形状，能够高选择性地识别吸附模板的刚性聚合物材料。分子印迹聚合物以其优良的性能已经在化学传感器、天然抗体模拟、选择性催化、药物手性分离、药物控制释放、农残分析、色谱固定相、固相萃取剂等方面得到广泛的应用。

尽管印迹技术发展迅速，而且得到比较广泛的应用，但仍然存在很多问题。其中之一是目前可使用的功能单体的种类太少，功能单体的功能单一，以至于不能满足某些模板识别的要求，或不能满足实际应用的需要；另外印迹聚合物大多只能在有机相中进行聚合和应用，而天然的模板识别系统大多是在水溶液中进行的，如何能在水溶液中或极性溶剂中进行模板印迹和识别仍是一大难题。故合成种类更多、性能更好的功能单体，模板的印迹和识别过程从有机相转向水相具有重要的实际意义。

离子印迹聚合物是印迹聚合物一个分支，以金属离子为模板，通过静电、配位等作用与带有螯合配体单元的功能单体相互作用，并通过聚合过程被“记忆”下来。功能单体与过渡金属离子之间的离子键和配位键比氢键、范德华力、静电作用、疏水作用等具有更强的作用力，空间结构稳定，定向性强，有利于制备高选择性的、印迹功能稳定的印迹聚合物；通过配位作用的识别过程具有结合快速且可逆的优点；另外，过渡金属离子配位作用在极性体系中可以稳定存在，这就使水溶性模板和印迹聚合物的制备和应用成为可能；金属离子配位作用具有良好的热力学稳定性，比较容易达到动力学平衡，应用范围广泛；再者，由于过渡金属在不同氧化状态下具有不同的化学特性，故此功能单体适应于制备离子印迹聚合物材料。

本发明提供的用于制备重金属离子印迹聚合物的功能单体，用于制备具有识别、检测、分离重金属离子功能的离子印迹聚合物，所述功能单体分子结构中的含有季铵盐、席夫碱配合物以及可聚合双键三个功能单元：

①参与聚合反应的不饱和C＝C结构单元来自于活泼的丙烯酸酯、丙烯酰胺、乙烯基吡啶或烯丙基胺，均属于市售商品。

②所述的季铵盐结构单元，具有强亲水性，由其制得的离子印迹聚合物表面亲水性高，所述的离子印迹聚合物对金属离子的吸附可以在水相中进行，并且迅速达到吸附平衡。

③所述的配合物结构单元是构成离子印迹聚合物的印迹、识别功能的“核心”结构单元，指的是水杨醛缩氨基Q甲酸(Schiff base，席夫碱)与诸如Hg²⁺、Pb²⁺、Cr³⁺、Cd²⁺、Cu²⁺、Fe³⁺、Zn²⁺、Ni²⁺、Ag⁺、Pt²⁺、Pd²⁺、Mn²⁺、UO₂²⁺或RE³⁺等过渡金属离子形成色泽各异、荧光增强或荧光淬灭的配合物。所述的水杨醛缩氨基Q甲酸是一种三齿螯合配体的席夫碱，已用来分析检测所述过渡金属离子的种类或价态。

发明内容

本发明提供一种用于制备重金属离子印迹聚合物的功能单体，其特征具有通式(I_A)、通式(I_B)或通式(I_C)所示化学结构：

或