CN104209104A

CN104209104A - 西替利嗪分子印迹整体柱及其制备方法

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Publication number: CN104209104A
Application number: CN201410507519.9A
Authority: CN
Inventors: 刘照胜; 孙璇; 李秀媛; 黄艳萍
Original assignee: Tianjin Medical University
Current assignee: Tianjin Medical University
Priority date: 2014-09-28
Filing date: 2014-09-28
Publication date: 2014-12-17
Anticipated expiration: 2034-09-28
Also published as: CN104209104B

Abstract

本发明涉及一种西替利嗪分子印迹聚合物整体柱及其制备方法，其原料的质量组成：西替利嗪1-3%，4-乙烯吡啶 3-4%，二甲基丙烯酸乙二醇酯20-25%，乙二醇与氯化胆碱混合溶液（低共熔溶剂）42-45%，二甲基甲酰胺4-5%，1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐13-22%，偶氮二异丁腈0.5-1%。在聚合体系中加入离子液体及氯化胆碱与乙二醇构成的低共熔溶剂，并采用钴离子为金属离子枢纽以增强印迹识别效果，在不锈钢管柱内制备连续棒形分子印迹聚合物（MIP）。本发明得到的分子印迹聚合物（MIP）整体柱不仅具有渗透性好的优点，而且印迹效果显著，模板西替利嗪印迹因子可达31.54，同时该方法制备过程简单，避免了使用挥发性液体，减少了有害气体对环境的排放。

Description

西替利嗪分子印迹整体柱及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种分子印迹整体柱的制备，特别是一种西替利嗪分子印迹整体柱及其制备方法，具体的说是使用低共熔溶剂原位聚合法制备西替利嗪分子印迹整体柱及其制备方法，可应用于分子识别领域。

背景技术

分子印迹技术是指以特定的分子为模板，制备对该分子有特殊识别功能和高选择性材料的技术，通常被人们描述为制造识别“分子钥匙”的“人工锁”技术。它将模板分子、单体、交联剂溶解在一定的溶液中形成预聚合溶液，经过聚合反应形成具有与模板分子在空间结构上完全匹配、并与模板分子特异性结合的功能基的三维空穴的聚合物，即分子印迹聚合物（molecularly imprinted polymer，MIP）。当前MIP的制备方法很多，主要有：（1）本体聚合法；（2）悬浮聚合法；（3）分散聚合法；（4）沉淀聚合法；（5）表面印迹聚合法等等。但这些方法存在一些缺陷，如本体聚合制备的MIP，必须经过研磨、筛分等处理。但在研磨过程中不可避免地破坏部分结合位点，得到粒子形状不均匀，最终MIP的产率只有50%左右；悬浮聚合法制备平均粒径小于10 μm的MIP时，产物的单分散性和规整性都急剧下降，且亚微米级的微球难以得到；分散聚合法制备过程较为复杂，且所用到的分散剂和惰性分散体系昂贵；沉淀聚合法产率低；表面模板聚合法制备方法虽然较为简单，但只能进行少部分特定分子的印迹，应用范围较窄。更重要的是，上述方法在进行制备级合成时都有大量的试剂的排放，在当前重视环保的背景下极为不利，需要发展绿色合成技术。

绿色化学的提出是人类可持续发展战略由被动转向主动的重要转折之一, 已成为现代合成化学的重点研究方向和前沿领域。离子液体是当前受到广为重视的绿色溶剂，自从1998年德国化学家首次报道了离子液体中的催化反应以来, 尤其是2000年以后, 离子液体作为绿色溶剂的研究进入了高潮, 迄今为止已经有超过千篇研究论文发表。但是, 由于离子液体制备成本、生物降解性能及制备过程中产生废弃物等问题, 化学界对其绿色性仍存在一定争议。

低共熔溶剂是更为绿色的离子液体，它通常是由一定化学计量比的胆碱盐和配位剂组合而成的低共熔混合物。最常见的低共熔溶剂由两分子尿素和一分子氯化胆碱通过氢键形成, 室温下呈液态。由于尿素是哺乳动物的正常代谢产物, 氯化胆碱是一种常用的食品和饲料添加剂, 两者成本低廉, 易生物降解, 无环境副作用, 过程中不产生三废问题。其他的配位剂还包括醇、胺等。相比于一般的离子液体，胆碱类低共熔溶剂有更为突出的特点，如具有不易挥发、低毒可降解、价格低廉、容易得到且易于制备等优点，近年来受到众多学者的关注，但目前尚无使用低共熔溶剂制备MIP的报道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种西替利嗪分子印迹整体柱及其制备方法。利用低共熔溶剂制备西替利嗪分子印迹聚合物整体柱，该方法将预聚合混合溶液直接注入到不锈钢管柱内制备连续棒形聚合物，得到具有固定空穴大小和形状、有确定排列功能团、识别模板分子的交联高聚物材料。经该方法得到的分子印迹聚合物（MIP）整体柱不仅具有印迹效果，而且具有渗透性好的优点，印迹因子可达31.54，同时该方法制备过程简单，内部结构均匀，重现性好，避免了繁琐的装柱手续，可直接用于分析。

本发明提供的西替利嗪分子印迹整体柱的原料的质量组成：

西替利嗪 1-3%

4-乙烯吡啶 3-4%

二甲基丙烯酸乙二醇酯 20-25%

乙二醇与氯化胆碱混合溶液（低共熔溶剂）42-45%

二甲基甲酰胺 4-5%

1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐 13-22%

偶氮二异丁腈 0.5-1%

上述的各原料的质量组成之和为100 %。

上述的乙二醇与氯化胆碱混合溶液组成：乙二醇与氯化胆碱的摩尔比为1:6.7。

本发明提供的西替利嗪分子印迹整体柱的制备方法包括下列步骤：

1）按计量将模板分子西替利嗪1-3%、功能单体4-乙烯吡啶3-4%、交联剂二甲基丙烯酸乙二醇酯20-25%、致孔剂乙二醇溶于氯化胆碱（二者摩尔比）为1:6.7构成的低共熔溶剂42-45%、二甲基甲酰胺4-5%、离子液体1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐13-22%%，再加入乙酸钴0.5-1%，引发剂为偶氮二异丁腈混合0.5-1%，超声20分钟，使其均匀，澄清，然后转移到干净的不锈钢管柱中，超声脱气15-20分钟，将不锈钢管柱两端封住，于温度55-60℃的恒温水浴锅内反应18-20小时；

2）将不锈钢管柱取出并连接到HPLC的高压泵上，先用乙腈冲洗，以除去整体柱中残留的致孔剂，然后用体积比甲醇:乙酸=9:1混合液冲洗至除去模板分子，流速由0.1 ml/mim逐渐增大，冲洗液总体积为150 ml，即可得到西替利嗪分子印迹整体柱。

步骤1）所述的不锈钢管柱内为1004.6 mm I.D.。

本发明首次采用基于低共熔溶剂制备西替利嗪分子印迹聚合物整体柱，该方法通过将预聚合溶液注入到空的色谱柱中，在柱管内一步完成聚合。该合成方法制备过程简单，简化实验过程，容易操作。由于聚合过程一步完成，避免了复杂的装柱程序，大大减少操作时间。

本发明采用通过实验设计，找到合成西替利嗪分子印迹整体柱的最适宜反应物配比；即印迹分子、功能单体和交联剂的及致孔剂的比例，制备得到对西替利嗪具有较好选择性的分子印迹整体柱。化合物在同组分配比下，合成不加模板分子的空白柱，相同条件下进行色谱分析，可获得高的印迹因子。嗪类物质是含有氮原子的六元杂环，我们制备的西替利嗪印迹柱可以用来进行西替利嗪与同样含有氮原子的六元杂环三嗪类似物如扑灭津、敌草净等的分离。

附图说明

图1为本发明印迹整体柱上西替利嗪与含有氮原子的六元杂环三嗪类似物2,4-二氨基-6-甲基-1,3,5-三嗪（DMT）、2,4-二氨基-6-(甲基丙烯酰氧基)酯-1,3,5-三嗪（DMET）、扑灭津、敌草净、特丁通在常温时的色谱保留图。

图2为本发明无西替利嗪印迹的空白整体柱上西替利嗪与含有氮原子的六元杂环三嗪类似物DMT、DMET、扑灭津、敌草净、特丁通的色谱保留图。

图3为本发明西替利嗪与含有氮原子的六元杂环三嗪类似物DMT、DMET、扑灭津、敌草净、特丁通在增加交联剂含量的印迹柱上的保留色谱图。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步详细阐述本发明。实施例中未注明具体条件的实验、测试方法，通常按照常规条件以及手册中所述的条件，或按照制造厂商所建议的条件；所用的设备、材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。

实施例1

西替利嗪分子印迹整体柱制备及分离西替利嗪及其含有氮原子的六元杂环三嗪结构类似物

利用原位聚合法合成西替利嗪为模板的分子印迹整体柱，在合适的色谱条件下，连于高效液相色谱仪评价其保留性能。合成反应条件及处理方法如下：

原位聚合法制备基于低共熔溶剂的西替利嗪分子印迹整体柱：

a、按一根不锈钢管柱内合成西替利嗪印迹整体柱的质量数，准确称取模板分子为西替利嗪1.56%、功能单体为4-VP（4-乙烯吡啶）3.43%、交联剂为二甲基丙烯酸乙二醇酯23.4%、致孔剂为乙二醇溶于氯化胆碱（二者摩尔比为1:6.7，其中氯化胆碱99%，乙二醇含量为74.9%，氯化胆碱含量为25.1%，配制方法为氯化胆碱与乙二醇混合，超声溶解）构成的低共熔溶剂44.1%、二甲基甲酰胺4.28%、离子液体（1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐）21.3%，再加入乙酸钴（金属桥接剂）0.99%、引发剂为偶氮二异丁腈0.94%混合，超声20分钟（KQ3200B，40 kHz），使其均匀，澄清，然后转移到干净的不锈钢管柱1004.6 mm I.D.中，超声脱气15分钟，将不锈钢管柱两端封住，于温度60℃的恒温水浴锅内反应18小时；

b、模板分子的去除：将合成好的不锈钢管柱取出并连接到HPLC的高压泵上，先用乙腈冲洗，以除去整体柱中残留的致孔剂，然后用体积比甲醇:乙酸=9:1混合液冲洗至完全除去模板分子，流速由0.1 ml/mim逐渐增大，冲洗液总体积为150 ml，即可得到西替利嗪分子印迹整体柱。

用高效液相色谱法对其进行色谱分析，检测波长设置为254 nm，先用流动相冲洗西替利嗪分子印迹整体柱，使系统稳定至基线水平后进样，测定西替利嗪的保留时间t_R和丙酮的保留时间t₀，西替利嗪的保留因子用公式k’= (t_R-t₀)/t₀计算。

结果表明，在流动相条件为乙腈/水（70/30, v/v），流速1.0 ml/min时，柱温为25℃时，模板西替利嗪可与含有氮原子的六元杂环三嗪类似物得到分离（图1），其模板：功能单体：交联剂=1:10:30，其中1为丙酮，2为西替利嗪，3为DMT，4为DMET，5为扑灭津，6为敌草净，7为特丁通，其中用丙酮峰来标记色谱柱死时间。

实施例2（对照）

空白整体柱分离西替利嗪及其结构类似物

为考察西替利嗪及其结构类似物在非印迹柱上的保留情况，合成不加模板西替利嗪的空白柱作为对照。具体操作步骤如下：

除不加模板分子西替利嗪外，用实施例1相同的方法和实验条件合成非印迹空白柱。聚合完成后，用乙腈冲洗，以除去整体柱中残留的致孔剂和未反应的试剂。

色谱评价同实施例1中对印迹柱的考察，即在相同流动相条件下，通过测定西替利嗪及其含有氮原子的六元杂环三嗪类似物的保留时间t_R和丙酮的保留时间t₀，计算保留因子k’。

结果表明，在空白柱上模板与类似物出峰时间相近，没有分离（图2），其中1为丙酮，2为西替利嗪，3为DMT，4为DMET，5为扑灭津，6为敌草净，7为特丁通，其中用丙酮峰来标记色谱柱死时间。

通过比较模板分子在印迹整体柱和空白整体柱上的保留因子，计算印迹因子IF，IF= k’_MIPs/k’_NIPs来评价印迹柱的保留性能。结果显示，k’_MIPs=30.21，k’_NIPs= 0.985，IF=31.54。表明印迹柱对西替利嗪分子具有很强的特异识别能力，保留因子远远大于其他类似物，对分离西替利嗪和其含有氮原子的六元杂环三嗪类似物可达到基线分离，因此可以用来作为从混合物中提取分离西替利嗪的方法。

实施例3

原位聚合法制备西替利嗪分子印迹整体柱：

a、按一根不锈钢管柱内合成西替利嗪印迹整体柱的质量数，称取西替利嗪1.56%、功能单体为4-VP（4-乙烯吡啶）3.43%、交联剂为二甲基丙烯酸乙二醇酯24.3%、致孔剂为乙二醇溶于氯化胆碱构成的低共熔溶剂44.1%、DMF（二甲基甲酰胺）4.28%、离子液体（1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐）20.4%，再加入乙酸钴0.99%、引发剂为偶氮二异丁腈0.94%混合，放入超声器中，超声20 分钟，使其均匀，澄清，然后转移到干净的不锈钢管柱内(1004.6 mm I.D.)，超声脱气15分钟，将不锈钢管柱两端封住，于温度60℃的恒温水浴锅内反应18小时；

色谱评价同实施例1，在流动相为乙腈/水（70/30, v/v），流速为1.0 ml/min，柱温为25℃时，得到色谱分离图（图3），其模板：功能单体：交联剂=1:8:32，其中1为丙酮，2为西替利嗪，3为DMT，4为DMET，5为扑灭津，6为敌草净，7为特丁通，其中用丙酮峰来标记色谱柱死时间。实验结果表明，模板西替利嗪可与含有氮原子的六元杂环三嗪类似物得到分离。

Claims

1.一种西替利嗪分子印迹整体柱，其特征在于它的原料的质量组成：

西替利嗪 1-3%

4-乙烯吡啶 3-4%

二甲基丙烯酸乙二醇酯 20-25%

乙二醇与氯化胆碱混合溶液 42-45%

二甲基甲酰胺 4-5%

1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐 13-22%

偶氮二异丁腈 0.5-1%

上述的各原料的质量组成之和为100 %。

2.按照权利要求1所述的西替利嗪分子印迹整体柱，其特征在于所述的乙二醇与氯化胆碱混合溶液组成：乙二醇与氯化胆碱的摩尔比为1:6.7。

3.权利要求1所述的西替利嗪分子印迹整体柱的制备方法，其特征在于包括下列步骤：

1）按计量将模板分子西替利嗪、功能单体4-乙烯吡啶、交联剂二甲基丙烯酸乙二醇酯、致孔剂乙二醇溶于氯化胆碱构成的低共熔溶剂、二甲基甲酰胺、离子液体1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐，再加入乙酸钴，引发剂为偶氮二异丁腈混合，超声20分钟，使其均匀，澄清，然后转移到干净的不锈钢管柱中，超声脱气15-20分钟，将不锈钢管柱两端封住，于温度55-60℃的恒温水浴锅内反应18-20小时；

4.按照权利要求3所述的制备方法，其特征在于：步骤1）所述的不锈钢管柱内为1004.6 mm I.D.。

5.按照权利要求3所述的方法，其特征在于：步骤1）所述的乙酸钴加入量为组成配方总量0.5-1%。