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手性是自然界非常普遍的现象,组成人体的氨基酸基本都是L型的。在不同领域,不同构型的对映异构体可能具有不同的作用效果,所以手性分子的识别就显得特别的重要。电化学识别方法和传统的方法相比,具有检测快速灵敏、操作简单、价格便宜等优点已经被广泛的应用于手性识别。石墨烯具有高的比表面积、良好的机械强度以及出色的导热性和导电性,可以用作导电率差的手性选择剂(如多糖)的基底材料,从而进一步提高对手性物质的选择性。本文以石墨烯为基底材料,利用改性石墨烯去负载手性选择试剂(多糖和氨基酸小分子),从而合成手性识别材料,然后用电化学方法识别氨基酸对映异构体。主要由以下三部分内容组成:1、通过聚多巴胺功能化的石墨烯(rGO-PDA)和L-赖氨酸(L-Lys)之间的迈克尔加成(或席夫碱反应)制备手性复合材料,将其用于构建电化学传感平台。首先合成了L-Lys铜(II)(L-Lys-Cu)配合物,以保护L-Lys上的手性位点,且使用多巴胺还原和物理修饰氧化石墨烯(GO)合成rGO-PDA。再利用rGO-PDA上的儿茶酚官能团(亲核碳负离子)和L-Lys-Cu上的末端氨基(亲电子共轭体系)发生迈克尔加成(或席夫碱反应)合成rGO-PDA-L-Lys-Cu。然后去除rGO-PDA-L-Lys-Cu中的铜离子,制备rGO-PDA-L-Lys手性识别材料,用于对色氨酸(Trp)对映体电化学手性识别。通过扫描电镜、红外光谱、XPS等表征都说明复合材料的成功合成。差示脉冲伏安法可以将手性界面对L-Trp和D-Trp的识别差异反应在电化学信号上。结果表明,rGO-PDA-L-Lys对D-Trp的作用力比L-Trp的强,这是因为D-Trp与L-Lys之间形成了非对映异构体,紫外-可见光谱法进一步证实了这一结论。此外还研究了该传感平台的稳定性和抗干扰能力。rGO-PDA-L-Lys/GCE还可用于实际样品的检测。同时还探究了浓度、孵化时间、pH以及识别温度对识别效果的影响。2、上一章选用氨基酸小分子作为手性选择剂,虽然L-Lys具有确定的手性位点和手性中心,但是小分子作为手性选择剂时,其手性位点较少。并选用物理方法功能化的石墨烯作为基底材料是稳定性不是很好。因此本章选用手性位点较多的壳聚糖(CS)作为手性选择剂,且将3,4,9,10-苝四羧酸通过π-π作用插层到GO,还原后得到具有羧基的rGO-PTCA,其具有三维多孔结构,实现了基底材料从二维到三维的过渡。rGO-PTCA上的羧基与壳聚糖的氨基发生酰胺化反应得到手性复合材料rGO-PTCA-CS。采用扫描电镜、傅立叶变换红外光谱、X射线光电子能谱和电化学方法对复合材料进行了表征。结合壳聚糖的手性特性和rGO-PTCA优异的电化学性能,构建了一种具有对映选择性的石墨烯基手性材料,用于Trp对映体的电化学手性识别。rGO-PTCA-CS/GCE对L-Trp的识别能力高于D-Trp,对映选择性系数为3.0。该传感器在1 mM至10 mM Trp浓度范围内具有线性响应,L-Trp的检测限为1.2μM(S/N=3),D-Trp的检测限为3.0μM。此外,该电化学手性传感平台可用于实际样品的检测,同时探究了详细的识别机理。3、在前两章中都以石墨烯作为基底材料,通过涂覆或非共价作用力来修饰石墨烯防止由于π-π作用而引起的团聚。但是通过这两种方法改性的石墨烯活性位点较少,因此在这一章通过杂原子掺杂来改性石墨烯。杂原子掺杂在一定程度上可以解决团聚并且能增加活性位点从而提高识别效率。此外,单一多糖虽然具有较多的手性位点,但是单一的多糖由于分子间作用力会产生聚集。考虑上述因素,以羧甲基β-环糊精(β-CD-COOH)和壳聚糖(CS)为原料,通过β-CD-COOH上的-COOH和CS上的-NH2的酰胺化反应,制备了基于集合多糖的手性选择剂。将集合多糖CS-β-CD与三维氮、硫共掺杂石墨烯(NSG)的优点相结合,构建了电化学手性传感器。CS-β-CD作为手性选择剂可以提供大量的手性位点,而NSG作为基底材料可以扩大电化学信号。使用差示脉冲伏安法研究了手性传感平台对色氨酸对映异构体的对映选择性识别。NSG/CS-β-CD修饰的GCE对L-Trp的电化学信号高于D-Trp。Trp异构体与NSG/CS-β-CD形成非对映异构体-选择剂复合物时,存在不同的空间位阻,使L-Trp能够较多的到达电极表面发生自身氧化,进而会使得峰电流较高。紫外可见光谱进一步证明CS-β-CD对D-Trp具有较高的结合能。此外,该电化学传感器可用于实际样品的检测。