壳聚糖基铜配合物的合成及其应用.ppt

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1、壳聚糖基铜配合物的合成及其应用主要内容1前言2壳聚糖基铜配合物的配位机理3壳聚糖基铜配合物的合成4壳聚糖基铜配合物的应用6参考文献结论5甲壳素又名甲壳质、几丁质、壳多糖、明角质，英文名称是Chitin。主要存在于虾、蟹、蛹、昆虫等甲壳动物的外壳，以及菌类、藻类植物的细胞壁中。地球上每年由生物合成的甲壳素达到数百亿吨，是产量仅次于纤维素的纯天然高分子化合物[1]。早在1811年，法国科学家Braconnot就从霉菌Agaricusvolaceus中发现了甲壳质，却因甲壳质分子内外氢键作用很强，形成了有序的大分子结构，在无机和有机溶剂中的难溶性而长期被冷落。直到1859年，Rouget将甲壳质与

2、浓氢氧化钾共煮，发现了甲壳胺，即壳聚糖，使此领域的研究才有所发展。壳聚糖的制得是甲壳素发展史上的一个里程碑，这个由甲壳素脱乙酞化得到的产物不但水溶性大大改观，化学性质也活泼得多。到20世纪50年代，人们对于甲壳质和壳聚糖的化学结构、性质和制造方法有了较多的了解。80至90年代，该领域的研究得到长足发展，涉及到生物医药、生物工程、化妆品、食品、农业、纺织、印染、造纸、涂料、化工、环保、水处理等诸多领域，并得到了广泛地运用[2]。一、前言由于壳聚糖分子中存在着能与金属离子配位的活泼羟基、酞氨基或氨基，很自然成为与金属离子配位的研究对象。它们独特的物理、化学性质、生物活性和医学性能，尤其引起配位化

3、学家的兴趣，从而开辟了壳聚糖配位化学研究的新领域[3]。壳聚糖是甲壳素脱乙酞基的产物。由于壳聚糖分子中含有大量游离——NH2和——OH，可借氢键，也可借盐键形成具有类似网状结构的笼形分子，从而对金属离子有着稳定的配位作用。壳聚糖骨架上的——OH、——HCOCH3或——H以及介质中的——OH、H2O均可参与配位成键[4]，这些配位基团所处的化学环境与单体中不同，从而导致配位化学行为的特殊性。二、壳聚糖基铜配合物的配位机理壳聚糖对Cu(Ⅱ)的配位能力是研究最早的[5]，目前有关壳聚糖金属配合物结构的研究多以壳聚糖铜(Ⅱ)的配合物为对象，通过XPS、IR、UV及元素分析等检测手段研究表明，壳聚糖基

4、铜的配合物的配位数多为4，且在低pH值时，参与配位作用的主要是一NH2;随pH值升高，壳聚糖的仲一OH甚至碱性介质的一OH也将参与成键，所得配合物多为平面正方形构型[3]。季君晖[6]通过XPS研究发现，吸附前后壳聚糖分子中C、O元素的结合能谱图没有明显变化，N的谱图在吸附后分裂成两个峰，这是N存在两种结合能的现象，而CuSO4的Cu2+结合能是一935.6ev，是单一峰，从糖分子链上N元素结合能的变化，认为变化部分的Cu2+是通过配位作用结合到壳聚糖上的，而结合能为一935.6ev的Cu2+则认为是通过离子交换吸附在壳聚糖上的。苏英草等人[7]分别用IR，ESR和XPS对Cu(Ⅱ)—脱乙酞

5、基壳聚搪配合物的配位机理和配位数进行了研究，结果表明，脱乙酞基壳聚糖在铜氨水溶液浸溃过程中既发生配位反应，也产生吸附作用。ESR谱显示CuCl2·2H2O与Cu(Ⅱ)—脱乙酞基壳聚糖配合物均含有一个单电子，利用XPS的Shake一up效应研究表明，Cu(Ⅱ)是以低自旋状态的dsp2杂化空轨道与壳聚糖分子中4个链节单元的经基氧或脱质子氧发生了配位反应，形成配位数为4的配位结构。三、壳聚糖基铜配合物的合成[8]（1）壳聚糖螯合铜的制备方法首先将适量壳聚糖溶于稀醋酸溶液中，然后向此溶液中滴加适当比例的Cu(Ⅱ)溶液。室温下在磁力搅拌器上进行鳌合，反应结束后，加入丙酮：乙醇=1:1的溶液析出沉淀，离

6、心去上清，沉淀经二次蒸馏水洗涤多次，直至无阳离子检出，干燥，即得壳聚糖一Cu(Ⅱ)鳌合物。（2）影响壳聚糖与铜螯合的主要因素主要有壳聚糖与金属离子的比值、鳌合时间、pH、铜离子的初始浓度等。•鳌合时间对壳聚糖与Cu(Ⅱ)鳌合率的影响•铜离子起始浓度对壳聚糖与Cu(Ⅱ)鳌合率的影响•不同质量比对壳聚糖与Cu(Ⅱ)鳌合率的影响•不同pH对壳聚糖与Cu(Ⅱ)鳌合率的影响（3）壳聚糖鳌合铜原子力显微镜形态观察•壳聚糖与Cu(Ⅱ)鳌合物的红外光谱四、壳聚糖基铜配合物的应用1.在生物学方面的应用壳聚糖铜固定化漆酶漆酶（对苯二酚氧化酶）是一种结合多个铜离子的蛋白质,最早是从漆树的分泌物中发现的,随后发现一

7、些高等真菌也能分泌这种酶它能催化各种酚型和非酚型的化合物发生氧化反应。由于具有良好的底物专一性和较好的稳定性,漆酶在废水处理、生物漂白、芳香化合物转化、生物传感器构建等方面具有重要应用价值。游离漆酶在作用过程中易受环境条件影响而变性失活,固定化酶则受影响较小（9）。壳聚糖基金属配合物存在刚性结构，配合物中金属离子d轨道难以达到饱和，故金属可进一步与含配体物质，如游离氨基酸、蛋白质、多肤、酶、尿素等通过配位键作