具芳香環胺基酸與內環狀結構之中孔洞材料的合成、鑑定與應用

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蕭家騰(Chia-teng Hsiao) 查詢紙本館藏

畢業系所

化學學系

論文名稱

具芳香環胺基酸與內環狀結構之中孔洞材料的合成、鑑定與應用
(Synthesis, Characterization and Applications of Amino Acid-modified Mesoporous Silicas and Annular Modified Mesoporous Silicas)

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摘要(中)

本篇論文分為兩個部分：第一部分以TEOS和CES為共同矽源，界面活性劑為P123，採用直接合成法得到具有羧酸官能基的中孔洞材料CAR-10，藉由CAR-10的羧酸官能基利用交聯劑與具有芳香環的苯丙胺酸以及色胺酸產生醯胺鍵結形成產物CAR-10-Phe 和CAR-10-Trp，期望能合成出對人體無害並同時具有羧酸官能基以及芳香環雙官能基的中孔洞材料，並進一步探討具芳香環胺基酸中孔洞材料對於目標分子巴拉刈(Paraquat, PQ) 及其結構類似物 Ethyl viologen dibromide (EVB) 的吸附能力探討。
第二部分為利用了具羧酸官能基的中孔洞材料CAR-10以及CAR-30，藉由交聯劑活化-COOH官能基直接與雙胺基類的分子進行醯胺鍵結，達到在中孔洞材料上修飾上內環狀結構的想法，而藉由調控內環狀的大小，以其找到一個最符合Gd金屬離子大小的結構，使之能在單位體積內負載最大量的Gd金屬離子。最後希望能將吸附Gd過後的內環狀修飾過後的中孔洞材料，測其T1、T2判斷此材料作為顯影劑材料的依據。

摘要(英)

The thesis is divided into two parts. In part one, well-ordered mesoporous silicas SBA-15 functionalized with carboxylate groups has been synthesized named CAR-X via co-condensation of tetraethoxysilane (TEOS) and carboxtethylsilanetriol sodium salt (CES) template by Pluronic P123 under acidic conditions. CAR-10 were synthetically conjugated with L-phenylalanine (Phe) and L-tryptophan (Trp), both having side chains of aromatic group, to obtain nontoxic amino acid conjugated functionalized mesoporous silica materials. The materials were used as adsorbents for the removal of the herbicide Paraquat (PQ) and its analog, ethyl viologen dibromide (EVB) in aqueous solutions. This study demonstrates that the use of amino acid-conjugated mesoporous silicas is a viable approach to reduce the PQ levels in water solutions. Such bioconjugated materials are promising candidates for new applications in the detoxification of PQ or other herbicides in clinical trials.
In part two, SBA-15 type mesoporous silicas functionalized with carboxylic acid groups CAR-X were synthetically bonded with diamine compounds to modify the annular structure on materials. We attempted to control the size of macrocyclic ring to load the maximized Gadolinium ion(Gd(Ⅲ)). The relaxation time of T1 and T2 for Gd(Ⅲ) doped materials were measured by NMR. We expect this new design mesoporous silica with annular ring is able to be applied for as the new generation of MRI contrast agents or as an adsorbent for removal of other toxic metal ions.

關鍵字(中)

★ 中孔洞材料
★ 吸附劑
★ 顯影劑

關鍵字(英)

★ contrast agents
★ adsorbent
★ mesoporous silicas
★ bioconjugation

論文目次

中文摘要 i
Abstract ii
致謝 iii
目錄 iv
圖目錄 viii
表目錄 x
第1章緒論 1
1-1 中孔洞分子篩材料 1
1-1-1 簡介 1
1-1-2 發展史 2
1-2 界面活性劑 6
1-2-1 簡介 6
1-2-2 界面活性劑分類 6
1-2-3 微胞的形成與結構 8
1-3 合成中孔洞材料 9
1-3-1 中孔洞材料的合成條件 9
1-3-2 界面活性劑和矽氧化物的交互作用 11
1-3-3 合成中孔洞材料 13
1-3-4 中孔洞材料表面修飾官能基 14
1-4 中孔洞材料作為吸附劑上的應用 17
1-5 巴拉刈 (Paraquat) 簡介 18
1-6 研究動機與目的 19
第2章實驗部分 21
2-1 實驗藥品 21
2-2 實驗步驟 22
2-2-1 合成具羧酸官能基的SBA-15 22
2-2-2 移除中孔洞分子篩中的模板 22
2-2-3 合成具芳香環胺基酸之中孔洞材料 23
2-2-4 巴拉刈吸附實驗 24
2-3 實驗設備 25
2-3-1 實驗合成設備 25
2-3-2 實驗鑑定儀器 25
2-4 鑑定儀器之原理 26
2-4-1 X射線粉末繞射儀 (XRD) 26
2-4-2 氮氣等溫吸/脫附儀 (ASAP) 28
2-4-3 傅立葉轉換紅外線吸收光譜儀 (FTIR) 31
2-4-4 固態核磁共振儀 (Solid-State NMR) 32
2-4-5 元素分析儀 (EA) 34
2-4-6 紫外線可見光吸收光譜儀 (UV-Vis) 35
第3章結果與討論 36
3-1 結構鑑定部分 36
3-1-1 XRD鑑定結果 36
3-1-2 氮氣等溫吸/脫附鑑定結果 38
3-2-3 EA鑑定結果 41
3-2-4 13C CP/MAS NMR鑑定結果 42
3-2-5 FT-IR鑑定結果 44
3-3 巴拉刈 (PQ) 吸附結果 45
3-3-1 最佳化探討 46
3-3-2 巴拉刈吸附結果 47
第4章結論 50
第5章緒論 51
5-1 核磁共振造影劑 51
5-1-1簡介 51
5-1-2發展史 51
5-1-3造影劑的種類介紹 52
5-1-4核磁共振造影原理 53
5-2順磁性磁造影劑－釓金屬螯合物的探討 53
5-3中孔洞材料運用在顯影劑相關發展 54
5-4 研究動機與目的 55
第6章實驗部分 57
6-1 實驗藥品 57
6-2 實驗步驟 58
6-2-1 合成具羧酸官能基的SBA-15 58
6-2-2 移除中孔洞分子篩中的模板 58
6-2-3 合成具環狀結構的YC-CAR-X 59
6-2-4 釓離子吸附實驗 61
第7章結果與討論 62
7-1 結構鑑定部分 62
7-1-1 XRD鑑定結果 62
7-1-2氮氣等溫吸/脫附鑑定結果 64
7-1-3 13C CP/MAS NMR鑑定結果 67
7-1-4 TEM鑑定結果 69
7-1-5 FT-IR鑑定結果 72
7-2 釓離子吸附結果 74
7-2-1 最佳化探討 74
7-2-2 YC-CAR-X環狀吸附能力比較 75
第8章結論 77
參考文獻 78

參考文獻

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指導教授

謝發坤(Fa-Kuen Shieh)

審核日期

2012-8-28

推文