CN100435921C - 分离苯丙氨酸异构体的sa/aptes杂化膜的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种分离水溶液中苯丙氨酸异构体的有机—无机杂化膜的制备方法。该方法过程为：将海藻酸钠加入水溶液中制得海藻酸钠溶液a；将3-氨丙基三乙氧基硅烷加入到水中，用氨水做催化剂，超声水解后为溶液b；搅拌条件下，将溶液b逐滴加到溶液a中得铸膜液c；铸膜液c室温下静置脱泡后，在洁净玻璃板上流延，室温下干燥得光滑且透明的薄膜；将薄膜浸泡在含有戊二醛和盐酸的丙酮溶液中交联后，用甲醇的水溶液洗去膜表面残余的戊二醛和盐酸，即得到SA/APTES杂化膜。本发明的优点在于制备方法简便，所制得的杂化膜具有致密的结构，有机和无机组分之间没有明显的相分离发生，并且机械强度好，对分离苯丙氨酸的异构体具有良好的效果。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于分离苯丙氨酸异构体的SA/APTES杂化膜的制备方法。属于有机-无机杂化膜的制备技术。
背景技术
自然界中众多构成生命活动基础的大分子如蛋白质、多糖、核酸等都是手性物质，人工合成的药品中也存在大量的手性物质。这些手性物质，特别是人工合成手性产品中，通常其中一种立体异构体有药效，而它的镜像分子则具有毒负作用、或具有相反的药效或无药效。手性物质的拆分具有非常重要的意义。由于手性物质的分子式完全相同，物理化学性质极其相似，手性物质的分离难度很大，手性物质的拆分一直被认为是化合物分离领域最困难的过程之一。
氨基酸是构成蛋白质等生物大分子的基本成分，大多具有手性异构体。目前，关于氨基酸的分离大都先衍生再分离或在有机溶剂中进行拆分。事实上，在有机溶剂中氨基酸溶解度很小，而且存在失活问题，因而，在水相中分离氨基酸这类的手性物质显得极为迫切。膜分离是一种高效节能技术，可连续操作。具有高效分离性能的膜材料是实现膜分离法拆分手性物质的关键。具有手性位点的高分子多糖是分离手性物质的首选材料，目前常用于分离氨基酸手性物质的膜材料有壳聚糖、海藻酸钠等高分子，这种单一的高分子膜溶胀度大，分离因子低。
有机-无机杂化膜从结构上属于整体复合，它在有机网络中引入无机质点，可改善膜的网络结构，增强其机械性能，提高其热稳定性，进而调节其高分子链网络孔和聚集孔以及自由体积空穴大小和分布，调节亲疏水平衡，调节渗透性和选择性。有机-无机杂化材料被称为新一代主导材料，不仅复合工艺简单、无机粒子在有机本体中分散均匀，制备方法简易，而且有机与无机之间的结合力很强.这类材料由于在光学、电子学、保护性膜以及功能性材料等方面具有潜在应用前景而受到广泛关注。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于分离苯丙氨酸异构体的海藻酸钠与3-氨丙基三乙氧基硅烷杂化膜的制备方法。以此方法制备的杂化膜能够有效地分离手性物质D-Phe和L-Phe的混合物，且其抗溶胀性能和分离效果良好。
本发明是通过如下技术方案实现的，一种用于分离苯丙氨酸异构体的海藻酸钠与3-氨丙基三乙氧基硅烷杂化膜的制备方法，其特征在于包括以下过程：
(1)铸膜液的配制：将海藻酸钠(SA)配制成质量含量为1.6％的海藻酸钠溶液，60℃水浴下搅拌至海藻酸钠充分溶解，用滤布过滤除去不溶部分，得到溶液a；按海藻酸钠与3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)质量比为1∶0.4～1.7将3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)加入水中，用质量分数为25％氨水做催化剂，调节pH值为12～14，超声水解30min，得溶液b；搅拌条件下，将溶液b逐滴加到溶液a中，继续搅拌4小时，得铸膜液c；
(2)膜的制备：将铸膜液c用筛网过滤以除去杂质，然后20～25℃静置脱泡2小时，将铸膜液倾倒在水平放置的洁净玻璃板上，流延，在20～25℃干燥48小时后，光滑且透明的膜；
(3)将步骤(2)制备好的膜浸泡到体积分数为10vol.％的戊二醛和体积分数为0.05vol.％盐酸的丙酮溶液中，进行表面交联24～48小时，而后用50vol.％甲醇的水溶液洗去膜表面残余的戊二醛和盐酸，即得到SA/APTES杂化膜。
本发明的优点在于：制备方法简便，制得的海藻酸钠与3-氨丙基三乙氧基硅烷杂化膜的抗溶胀性能和对苯丙氨酸异构体的拆分性能均较好，分离因子达1.48。
具体实施方式
实施例一
将1.6g的海藻酸钠(SA)加入到98.4ml的水溶液中，60℃水浴下搅拌至海藻酸钠充分溶解，用滤布过滤除去不溶部分；取0.7g 3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)加入2.5ml水中，用100μl氨水做催化剂，超声水解30分钟；经超声水解后的溶液逐滴加入到已制备好的海藻酸钠溶液中，充分搅拌4小时得铸膜液；将该铸膜液在20℃下静置脱泡2小时后，倾倒在水平放置的洁净玻璃板上，流延，在20℃下干燥48小时后，得光滑且透明的薄膜；将薄膜浸泡到含10vol.％戊二醛(质量分数为25％)和0.05vol.％盐酸(质量分数为36.5％)的丙酮溶液中进行表面交联48小时，而后用50vol.％甲醇的水溶液洗去膜表面残余的戊二醛和盐酸，即得到海藻酸钠与3-氨丙基三乙氧基硅烷杂化膜。(膜1)
所制得的SA/APTES杂化膜经过扫描电镜分析和红外光谱分析，该膜具有致密的结构，有机和无机组分之间没有明显的相分离发生。当用于分离浓度均为0.5mM的L，D-Phe的原料液时，分离因子达1.04，20℃下在水中的溶胀度为24％。
实施例二
将1.6g的海藻酸钠(SA)加入到98.4ml的水溶液中，60℃水浴下搅拌至海藻酸钠充分溶解，用滤布过滤除去不溶部分；取1.7g 3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)加入2.5ml水中，用100μl氨水做催化剂，超声水解30分钟；经超声水解后的溶液逐滴加入到已制备好的海藻酸钠溶液中，充分搅拌4小时得铸膜液；将该铸膜液在20℃下静置脱泡2小时后，倾倒在水平放置的洁净玻璃板上，流延，在20℃下干燥48小时后，得光滑且透明的薄膜；将薄膜浸泡到含10vol.％戊二醛和0.05vol.％盐酸的丙酮溶液中进行表面交联48小时，而后用50vol.％甲醇的水溶液洗去膜表面残余的戊二醛和盐酸，即得到海藻酸钠与3-氨丙基三乙氧基硅烷杂化膜。(膜2)
所制得的SA/APTES杂化膜经过扫描电镜分析和红外光谱分析，膜具有致密的结构，有机和无机组分之间没有明显的相分离发生。当用于分离浓度均为0.5mM的L，D-Phe的原料液时，分离因子达1.48，20℃下在水中的溶胀度为18％。
实施例三
将1.6g的海藻酸钠(SA)加入到98.4ml的水溶液中，60℃水浴下搅拌至海藻酸钠充分溶解，用滤布过滤除去不溶部分；取2.7g 3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)加入2.5ml水中，用100μl氨水做催化剂，超声水解30分钟；经超声水解后的溶液逐滴加入到已制备好的海藻酸钠溶液中，充分搅拌4小时得铸膜液；将该铸膜液在20℃下静置脱泡2小时后，倾倒在水平放置的洁净玻璃板上，流延，在20℃下干燥48小时后，得光滑且透明的薄膜；将薄膜浸泡到含10vol.％戊二醛和0.05vol.％盐酸的丙酮溶液中进行表面交联48小时，而后用50vol.％甲醇的水溶液洗去膜表面残余的戊二醛和盐酸，即得到海藻酸钠与3-氨丙基三乙氧基硅烷杂化膜。(膜3)
所制得的SA/APTES杂化膜经过扫描电镜分析和红外光谱分析，膜具有致密的结构，有机和无机组分之间没有明显的相分离发生。当用于分离浓度均为0.5mM的L，D-Phe的原料液时，分离因子达1.12，20℃下在水中的溶胀度为14％。
实施例四
SA/APTES有机-无机杂化膜(膜4)的制备
将1.6g的海藻酸钠(SA)加入到98.4ml的水溶液中，60℃水浴下搅拌至海藻酸钠充分溶解，用滤布过滤除去不溶部分；取1.7g 3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)加入2.5ml水中，用100μl氨水做催化剂，超声水解30分钟；经超声水解后的溶液逐滴加入到已制备好的海藻酸钠溶液中，充分搅拌4小时得铸膜液；将该铸膜液在20℃下静置脱泡2小时后，倾倒在水平放置的洁净玻璃板上，流延，在20℃下干燥48小时后，得光滑且透明的薄膜；将薄膜浸泡到含10vol.％戊二醛和0.05vol.％盐酸的丙酮溶液中进行表面交联24小时，而后用50vol.％甲醇的水溶液洗去膜表面残余的戊二醛和盐酸，即得到海藻酸钠与3-氨丙基三乙氧基硅烷杂化膜。(膜4)
所制得的SA/APTES杂化膜经过扫描电镜分析和红外光谱分析，膜具有致密的结构，有机和无机组分之间没有明显的相分离发生。当用于分离浓度均为0.5mM的L，D-Phe的原料液时，分离因子达1.43，20℃下在水中的溶胀度为19％。
对比例一
纯海藻酸钠膜的制备
将1.6g的海藻酸钠加入到98.4ml的水溶液中，60℃水浴下搅拌至海藻酸钠充分溶解，用滤布过滤除去不溶部分，得到海藻酸钠铸膜液。将该铸膜液20℃下静置脱泡2小时后，倾倒在水平放置的洁净玻璃板上，流延，在20℃下干燥48小时后，得光滑且透明的薄膜；将制得的膜浸泡在含10vol.％戊二醛和0.05vol.％盐酸的丙酮溶液中表面交联48小时，而后用50vol.％甲醇的水溶液洗去膜表面残余的戊二醛和盐酸，即得到海藻酸钠膜。(膜5)
所制得的海藻酸钠膜经过扫描电镜分析和红外光谱分析，该膜具有致密的结构。当用于分离浓度均为0.5mM的L，D-Phe的原料液时，分离因子达1.07，20℃下在水中的溶胀度为42％。
表1所示为实施例所制得的膜1，膜2，膜3，膜4和对比例所制得的膜5的用于分离浓度均为0.5mM的L，D-Phe的原料液时的分离因子。
表1
Claims (1)
1.一种用于分离苯丙氨酸异构体的海藻酸钠与3-氨丙基三乙氧基硅烷杂化膜的制备方法，其特征在于包括以下过程：
(1)铸膜液的配制：将海藻酸钠配制成质量含量为1.6％的海藻酸钠溶液，60℃水浴下搅拌至海藻酸钠充分溶解，用滤布过滤除去不溶部分，得到溶液a；按海藻酸钠与3-氨丙基三乙氧基硅烷质量比为1∶0.4～1.7将3-氨丙基三乙氧基硅烷加入水中，用质量分数为25％氨水做催化剂，调节pH值为12～14，超声水解30min，得溶液b；搅拌条件下，将溶液b逐滴加到溶液a中，继续搅拌4小时，得铸膜液c；
(2)膜的制备：将铸膜液c用筛网过滤以除去杂质，然后20～25℃静置脱泡2小时，将铸膜液倾倒在水平放置的洁净玻璃板上，流延，在20～25℃干燥48小时后，得光滑且透明的膜；
(3)将步骤(2)制备好的膜浸泡到体积分数为10％的戊二醛和体积分数为0.05％的盐酸的丙酮溶液中，进行表面交联24～48小时，而后用50vol.％甲醇的水溶液洗去膜表面残余的戊二醛和盐酸，即得到海藻酸钠与3-氨丙基三乙氧基硅烷杂化膜。
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