ПРИМЕНЕНИЕ ПОЛИМЕРА С МОЛЕКУЛЯРНЫМИ ОТПЕЧАТКАМИ НА ОСНОВЕ ПОЛИИМИДА В КАЧЕСТВЕ СЕЛЕКТИВНОГО ПОКРЫТИЯ ПЬЕЗОСЕНСОРА ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОЛЕИНОВОЙ КИСЛОТЫ В МАСЛАХ
When creating selective piezoelectric sensors based on the molecularly imprinted polymers (MIPs), the possibility of using quantum-chemical modeling for the selection of their synthesis conditions was considered. The starting polymer for MIPs production was polyamic acid (PAA), which is a copolymer of 1,2,4,5-benzenetetracarboxylic acid and 4,4′-diaminodiphenyl ether. Applying two-step thermal imidization of PAA solution in the presence of a template, the molecularly imprinted polyimide was formed. The oleic acid served as the template. The structures were optimized and the energies were calculated by the Gaussian 09 software using the DFT method at the B3LYP/6-31G(d,p) level with the basis set superposition error (BSSE) correction. It was shown that the structure of the fatty acid radical plays the decisive role in the formation of prints and, accordingly, in the selectivity of the polymer. Based on the quantum-chemical calculations, the optimal ratio of the reagents in pre-polymerization mixture was set to 4:1. The molecularly imprinted polymers for oleic acid have been synthesized on the surface of piezoelectric sensors by the non-covalent imprinting method. The ability of the obtained sensors to recognize this acid in the binary and ternary model mixtures of fatty acids was experimentally evaluated, and it was found that the sensor based on the molecularly imprinted polymer was most sensitive to the oleic acid, which had the detection limit of 0.14 g/dm3. Piezoelectric sensors based on MIPs were approved for the determination of the fatty acid in vegetable oils (sunflower, corn, olive, linseed, and rapeseed). The chromatography-mass spectrometry was used as the comparison method, and it was found that the difference in determination results was less than 10%.Keywords: molecularly imprinted polymers, polyamic acid, polyimide, oleic acid, computer modeling, modified piezosensors(Russian)DOI: http://dx.doi.org/10.15826/analitika.2019.23.1.006Cao Nhat Linh, О.V. Duvanova, A.N. Zyablov Voronezh State University, Universitetskaya square, 1, Voronezh, 394018, Russian FederationПри создании селективных пьезоэлектрических сенсоров на основе полимеров с молекулярными отпечатками (ПМО) рассмотрена возможность применения квантово-химического моделирования для выбора условий их синтеза. Исходным полимером для получения ПМО являлась полиамидокислота (ПАК), представляющая собой сополимер 1,2,4,5-бензолтетракарбоновой кислоты с 4,4′-диаминодифенилоксидом. При двухступенчатой термоимидизации раствора ПАК в присутствии темплата образовывался полиимид с молекулярным отпечатком. В качестве темплата служила олеиновая кислота. Оптимизацию структур и вычисление энергий проводили с использованием программы Gaussian 09 гибридным методом функционала плотности B3LYP в базисе 6-31G(d,p) с коррекцией ошибки суперпозиции базисных наборов BSSE (basis set superposition error). Показано, что структура радикала жирной кислоты играет решающую роль в образовании отпечатков и, соответственно, в селективности полимера. На основании проведенных квантово-химических расчетов установлено оптимальное соотношение реагентов в предполимеризационной смеси 4 : 1. Методом нековалентного импринтинга синтезированы полимеры с молекулярными отпечатками олеиновой кислоты на поверхности пьезоэлектрических сенсоров. Экспериментально оценена способность полученных сенсоров к распознаванию этой кислоты в модельных бинарных и тройных смесях жирных кислот, установлено, что сенсор на основе полимера с молекулярными отпечатками наиболее чувствителен к олеиновой кислоте, предел обнаружения которой составил 0.14 г/дм3. Пьезоэлектрические сенсоры на основе ПМО апробированы при определении жирной кислоты в растительных маслах (подсолнечное, кукурузное, оливковое, льняное, рапсовое), в качестве метода сравнения использовали хромато-масс-спектрометрию и установили, что разность результатов определения менее 10 %.Ключевые слова: полимеры с молекулярными отпечатками, полиамидокислота, полиимид, олеиновая кислота, компьютерное моделирование, модифицированные пьезосенсоры.DOI: http://dx.doi.org/10.15826/analitika.2019.23.1.00
