微、纳米级液/液界面上离子转移反应的研究

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液/液界面电分析化学是研究电荷在两互不相溶电解质溶液界面反应的一门科学。液/液界面电分析化学与化学传感器、受电流控制的萃取过程、药理学中的药物释放、相转移催化过程、电催化及光能转化过程,也与模拟生物膜的研究密切相关。本文采用微米管或纳米管来支撑液/液界面,运用电化学技术探讨了一些生物大分子及一些复杂离子在微、纳米级液/液界面上的电化学行为。取得的主要结果总结如下: (1)在模拟生物膜的研究方面,我们选择了细胞色素c(Cyt c)作为研究对象。实验结果表明Cyt c在水/1,2-二氯乙烷界面上既可以发生离子转移反应又有吸附产生,两个过程是同时存在,又相互竞争。研究Cyt c在水/1,2-二氯乙烷界面上的电化学行为,对人们进一步理解Cyt c在呼吸过程中发挥作用的机理有着一定的帮助。 (2)研究了质子化二胺在水/1,2-二氯乙烷界面上的电化学行为。质子化的乙二胺、1,3-丙二胺、1,4-丁二胺、1,6-己二胺及1,8-辛二胺在界面上的简单转移电位随着碳链的增长而向负的方向移动。二苯并18冠6(DBl8C6)加速质子化二胺转移的络合比不仅与二胺的质子化程度有关还与载体DBl8C6的量有关。当载体DB18C6浓度较低时,离子与载体的络合比均为1:1,与水相pH值无关。当质子化的二胺浓度较低,其扩散控制反应,pH较高,二胺未被完全质子化时离子与载体络合比为1:1;pH较低,二胺被完全质子化时,离子与载体的络合比为1:2。 (3)聚酰胺亚胺型树枝状高分子(PAMAM dendrimers)与蛋白质分子的结构相近,可以作为运输DNA或其他药物进入细胞内部的载体。我们研究了从第零代PAMAM dendrimer表面有4个胺基最多带6个电荷,到第五代PAMAMdendrimer表面有128个胺基最多带254个电荷在水/1,2-二氯乙烷界面上的转移反应。它们的简单转移反应受pH影响很大,在一定pH范围不仅有外层胺基被质子化的离子存在,又有内、外层胺基同时被质子化的离子存在,此时循环伏安图中有两个转移峰;其他情况下,循环伏安图中只有一个转移峰。加速离子转移反应,在载体DBl8C6的量足够大,dendrimer被完全质子化的条件下,载体与离子的最大络合比很大。另外,我们也探讨了PAMAM G5保护的Pd纳米离子(Pd—DENs),在水/1,2-二氯乙烷界面上的电化学行为,Pd-DENs在界面上也是吸附与离子转移两个过程并存的。 (4)除了传统的水/1,2-二氯乙烷界面,我们也对构筑新型界面进行了尝试。水/正辛醇(W/OC)体系是测定药物离子分配系数的标准体系,但由于常规的支持电解质在正辛醇中不溶解或溶解度很低,限制了电化学技术的应用。我们将极化的W/OC界面支撑在石英纳米管的尖端,在支持电解质浓度很低的情况下,研究了月桂酸、四丁基铵,四苯砷离子的转移。不仅用液/液界面电化学的方法给出了这些离子在水/正辛醇体系的分配系数,还通过研究它们的转移证明了水/正辛醇界面较水/1,2-二氯乙烷界面更加粗糙。
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