CN111617646B - 一种手性共轭微孔聚合物/二氧化硅复合膜的制备方法 - Google Patents

一种手性共轭微孔聚合物/二氧化硅复合膜的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于手性共轭微孔聚合物制备技术领域，公开了一种手性共轭微孔聚合物/二氧化硅复合膜的制备方法，包括：制备带有初始聚合位点的多孔二氧化硅薄片A；向三颈瓶中加入2,5‑二溴对苯二甲酰氯和D‑薄荷醇，抽真空，氮气保护后注入甲苯，加热并搅拌反应，得到淡黄色油状液体，旋蒸获得粗产物，通过硅胶层析柱纯化得到单体B；向三颈瓶中加入多孔二氧化硅薄片A、1,3,5‑三(4‑炔基苯基)苯、三苯基膦、碘化亚铜和双三苯基膦氯化钯，然后注入三乙胺作为溶剂，加热并搅拌反应，向三颈瓶中加入单体B，加热并搅拌反应，制得粗产物，粗产物取出后分别使用甲苯、氯仿、碘化钾饱和溶液冲洗，干燥得到手性共轭微孔聚合物/二氧化硅复合膜。

Description

一种手性共轭微孔聚合物/二氧化硅复合膜的制备方法
技术领域
本发明属于手性共轭微孔聚合物制备技术领域，具体涉及一种手性共轭微孔聚合物/二氧化硅复合膜的制备方法。
背景技术
在现有技术中，由于天然纯手性物质的种类和数量有限，因此如何人工制备并获取具备使用效应的单一对映体，已成为现今生物医药领域的研究重点和焦点。目前为止，获取单一对映体药物的方法大致有3种：手性源合成法、不对称合成法以及外消旋体拆分法。
手性源合成法和不对称合成法的制备过程繁琐，且还需要较为繁琐的提纯过程，生产成本高，产率极低。
外消旋体分离法中膜分离技术作为一种具有产量高、能耗低、无污染、分离纯度高等优点，被认为是进行大规模手性分离非常有潜力的方法之一。膜分离技术包括手性拆分液膜和手性拆分固膜，手性拆分液膜传输速度快，但稳定性较差；而稳定性好的手性拆分固膜，迄今尚难同时实现高选择性和高通量。
综上可知，进一步研制一种既具有良好稳定性、又具有高精度和大通量的手性拆分固膜具有重要的意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种手性共轭微孔聚合物/二氧化硅复合膜的制备方法；具体：以多孔二氧化硅为基底，以手性共轭微孔聚合物为皮层，制备具有多个手性识别位点和稳定多孔结构的手性共轭微孔聚合物/二氧化硅复合膜，从而在对映体拆分过程中，有效提高外消旋体的选择性和通量。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种手性共轭微孔聚合物/二氧化硅复合膜的制备方法，以多孔二氧化硅为基底，以手性共轭微孔聚合物为皮层，通过原位聚合法制备手性共轭微孔聚合物/二氧化硅复合膜，所述制备方法包括如下步骤：
S1.制备带有初始聚合位点的多孔二氧化硅薄片A；
S2.向三颈瓶中加入2,5-二溴对苯二甲酰氯和D-薄荷醇，抽真空，氮气保护后注入甲苯，然后加热至70-90℃，并在70-90℃下持续搅拌反应12-15小时，得到淡黄色油状液体，对淡黄色油状液体旋转蒸发后获得粗产物，所得粗产物通过硅胶层析柱纯化，得到单体B；
S3.向三颈瓶中加入步骤S1制得的带有初始聚合位点的多孔二氧化硅薄片A、1,3,5-三(4-炔基苯基)苯、三苯基膦、碘化亚铜和双三苯基膦氯化钯，然后注入三乙胺作为溶剂，并在90-110℃的温度下搅拌反应1小时，完成搅拌后向三颈瓶中加入步骤S2制得的单体B，并在115-125℃的温度下搅拌反应24小时，制得粗产物，所得粗产物取出后分别使用甲苯、氯仿、碘化钾饱和溶液进行冲洗，冲洗后干燥得到手性共轭微孔聚合物/二氧化硅复合膜。
进一步的，所述步骤S1中，制备带有初始聚合位点的多孔二氧化硅薄片A时，包括：
S11.打磨制备厚度小于2.00mm、直径小于15.0mm、表面光滑的多孔二氧化硅薄片a；
S12.将多孔二氧化硅薄片a放入无水乙醇中，至少超声处理三次，然后将多孔二氧化硅薄片a置入盐酸中，至少超声处理三次，完成超声处理后干燥得到羟基化多孔二氧化硅薄片b；
S13.将羟基化多孔二氧化硅薄片b装入单口瓶中，并注入含有（4-溴苯氧基）三甲基硅烷的甲苯溶液c，然后在震动水浴锅中震荡反应30分钟，获得带有初始聚合位点的多孔二氧化硅薄片A。
优选的，所述步骤S11中，制得多孔二氧化硅薄片a的打磨方式包括：
I）用500目型砂纸对多孔二氧化硅片进行打磨，且打磨后的多孔二氧化硅片厚度不超过2.00mm，直径不超过15.0mm；
II）用1200目型砂纸对经I）打磨后的多孔二氧化硅片进行打磨，直至获得表面光滑的多孔二氧化硅薄片a。
优选的，所述步骤S12中：在所述无水乙醇内进行超声处理时，每次所述超声处理的处理时间均为20分钟；在所述盐酸内进行超声处理时，所述盐酸浓度为8.0mol/L，且每次所述超声处理的处理时间均为50分钟。
优选的，所述步骤S13中，溶液c内甲苯与（4-溴苯氧基）三甲基硅烷的混合质量比为15：1。
进一步的，在执行步骤S2之前，还包括制备2,5-二溴对苯二甲酰氯：将2,5-二溴对苯甲酸装入带有球形回流冷凝管的三颈瓶中，密封后抽真空，并进行氮气保护，然后向三颈瓶中注入二氯亚砜，油浴加热至75-85℃，并持续搅拌反应3-5小时，得到棕色液体，，对棕色液体旋转蒸发后得到2,5-二溴对苯二甲酰氯。
优选的，关于油浴加热温度可优选为80℃，关于持续搅拌反应时间可优选为4小时。
更进一步的，制备2,5-二溴对苯二甲酰氯时，所述2,5-二溴对苯甲酸与二氯亚砜的混合质量比为1：2-3。
进一步的，所述步骤S2中，2,5-二溴对苯二甲酰氯、D-薄荷醇与甲苯的混合质量比为4-5：1：5。
优选的，所述步骤S2中，关于加热温度可优选为80℃，关于持续搅拌反应可优选为14小时。
优选的，所述步骤S2中，对粗产物进行硅胶层析柱纯化时，所使用的淋洗剂为正己烷与乙酸乙酯的混合溶剂，且混合溶剂中正己烷与乙酸乙酯的混合质量比为20：1，Rf值为0.31。
进一步的，所述步骤S3中：向三颈瓶中至少加入一片带有初始聚合位点的多孔二氧化硅薄片A；所述带有初始聚合位点的多孔二氧化硅薄片A与1,3,5-三(4-炔基苯基)苯、三苯基膦、碘化亚铜、双三苯基膦氯化钯、三乙胺和单体B的混合质量比为1：20：24：12：12-14：10：400-420。
本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：
在本发明中，以多孔二氧化硅为基底，以手性共轭微孔聚合物为皮层，制备具有多个手性识别位点和稳定多孔结构的手性共轭微孔聚合物/二氧化硅复合膜，从而在对映体拆分过程中，能有效提高外消旋体的选择性和通量，进而满足于膜分离过程中高稳定、高精度、大通量的实际使用需求。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完 整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部 的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性 劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供了一种手性共轭微孔聚合物/二氧化硅复合膜的制备方法；具体：以多孔二氧化硅为基底，以手性共轭微孔聚合物为表面，通过原位聚合法制备手性共轭微孔聚合物/二氧化硅复合膜；
所述的手性共轭微孔聚合物/二氧化硅复合膜的制备方法，可提供如下具体实施例：
S1.制备带有初始聚合位点的多孔二氧化硅薄片A；
具体，在本步骤中，包括：
（1）用500目型砂纸对多孔二氧化硅片进行打磨，且打磨后的多孔二氧化硅片厚度为2.00mm，直径为15.0mm。
（2）用1200目型砂纸对经S1打磨后的多孔二氧化硅片进行打磨，直至获得表面光滑的多孔二氧化硅薄片a。
（3）将多孔二氧化硅薄片a放入100mL的无水乙醇中，超声处理三次，且每次处理时间均为20分钟，然后将处理后的多孔二氧化硅薄片a置入50.0mL，8.0mol/L的盐酸中，超声处理三次，且每次处理时间均为50分钟，完成超声处理后放入真空干燥箱中，干燥得到羟基化多孔二氧化硅薄片b。
（4）将羟基化多孔二氧化硅薄片b装入单口瓶中，并注入含有（4-溴苯氧基）三甲基硅烷（1.00g，4.08mmol）的甲苯（15.0ml）溶液c，然后在震动水浴锅中震荡反应30分钟，获得带有初始聚合位点的多孔二氧化硅薄片A。
S2.制备2,5-二溴对苯二甲酰氯；
具体，在本步骤中，以2,5-二溴对苯甲酸和二氯亚砜为制备原料，且2,5-二溴对苯甲酸与二氯亚砜的混合质量比为1：2-3；
在本实施例中，可进一步优选为1：2.6；
（5）将2,5-二溴对苯甲酸（5.00g，17.8mmol）装入带有球形回流冷凝管的50mL三颈瓶中,密封后抽真空，并进行氮气保护，然后向三颈瓶中注入二氯亚砜（13.0mL，180mmol），油浴加热至80℃，并搅拌反应4小时，得到棕色液体，对棕色液体旋转蒸发后得到2,5-二溴对苯二甲酰氯。
S3.以2,5-二溴对苯二甲酰氯、D-薄荷醇和甲苯为原料，制备单体B；
具体，在本步骤中，2,5-二溴对苯二甲酰氯、D-薄荷醇与甲苯的混合质量比为4-5：1：5；
在本实施例中，可进一步优选为4.5：1：5；
（6）向步骤（5）中装有2,5-二溴对苯二甲酰氯的50mL三颈瓶内加入D-薄荷醇(4.00g，25.6mmol)，抽真空，氮气保护后注入20mL甲苯，然后加热至80℃，并在80℃下持续搅拌反应14小时，得到淡黄色油状液体，对淡黄色油状液体旋转蒸发后获得粗产物，所得粗产物通过硅胶层析柱纯化，得到单体B；
具体，在对粗产物进行硅胶层析柱纯化时，所使用的淋洗剂为正己烷与乙酸乙酯的混合溶剂，且混合溶剂中正己烷与乙酸乙酯的混合质量比为20：1，Rf值为0.31。
S4.以带有初始聚合位点的多孔二氧化硅薄片A、1,3,5-三(4-炔基苯基)苯、三苯基膦、碘化亚铜、双三苯基膦氯化钯、三乙胺和单体B为原料，制备手性共轭微孔聚合物/二氧化硅复合膜；
具体，在本步骤中，所述的带有初始聚合位点的多孔二氧化硅薄片A与1,3,5-三(4-炔基苯基)苯、三苯基膦、碘化亚铜、双三苯基膦氯化钯、三乙胺和单体B的混合质量比为1：20：24：12：12-14：10：400-420；
在本实施例中，可进一步优选为1：20：24：12：13：10：418；
在本实施例中，上述原料严格按如下反应顺序添入：向100mL三颈瓶中加入一片由（4）制得的带有初始聚合位点的多孔二氧化硅薄片A、1,3,5-三(4-炔基苯基)苯(20.0mg，0.133mmol)、三苯基膦(24mg，0.092mmol)、碘化亚铜(12.0mg，0.064mmol)和双三苯基膦氯化钯(12.94mg， 0.0184mmol)，然后注入10mL三乙胺作为溶剂，并在100℃的温度下搅拌反应1小时，完成搅拌后向三颈瓶中加入由（6）制得的单体B(418mg，1.00mmol)，并在120℃的温度下搅拌反应24小时，制得粗产物，所得粗产物取出后分别使用甲苯、氯仿、碘化钾饱和溶液进行冲洗，冲洗后干燥得到手性共轭微孔聚合物/二氧化硅复合膜。
综上可知，手性共轭微孔聚合物/二氧化硅复合膜是以多孔二氧化硅为基底、以手性共轭微孔聚合物为皮层的复合结构，其中多孔二氧化硅具有稳定的多孔结构，而手性共轭微孔聚合物具有多个手性识别位点，由此既能保证整体复合膜的稳定性，又能提高其选择性和通量。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种手性共轭微孔聚合物/二氧化硅复合膜的制备方法，其特征在于，以多孔二氧化硅为基底，以手性共轭微孔聚合物为皮层，通过原位聚合法制备手性共轭微孔聚合物/二氧化硅复合膜，所述制备方法包括如下步骤：
S1.制备带有初始聚合位点的多孔二氧化硅薄片A；
S2.向三颈瓶中加入2,5-二溴对苯二甲酰氯和D-薄荷醇，抽真空，氮气保护后注入甲苯，然后加热至70-90℃，并在70-90℃下持续搅拌反应12-15小时，得到淡黄色油状液体，对淡黄色油状液体旋转蒸发后获得粗产物，所得粗产物通过硅胶层析柱纯化，得到单体B；
S3.向三颈瓶中加入步骤S1制得的带有初始聚合位点的多孔二氧化硅薄片A、1,3,5-三(4-炔基苯基)苯、三苯基膦、碘化亚铜和双三苯基膦氯化钯，然后注入三乙胺作为溶剂，并在90-110℃的温度下搅拌反应1小时，完成搅拌后向三颈瓶中加入步骤S2制得的单体B，并在115-125℃的温度下搅拌反应24小时，制得粗产物，所得粗产物取出后分别使用甲苯、氯仿、碘化钾饱和溶液进行冲洗，冲洗后干燥得到手性共轭微孔聚合物/二氧化硅复合膜；
所述步骤S1中，制备带有初始聚合位点的多孔二氧化硅薄片A时，包括：
S11.打磨制备厚度小于2.00mm、直径小于15.0mm、表面光滑的多孔二氧化硅薄片a；
S12.将多孔二氧化硅薄片a放入无水乙醇中，至少超声处理三次，然后将多孔二氧化硅薄片a置入盐酸中，至少超声处理三次，完成超声处理后干燥得到羟基化多孔二氧化硅薄片b；
S13.将羟基化多孔二氧化硅薄片b装入单口瓶中，并注入含有(4-溴苯氧基)三甲基硅烷的甲苯溶液c，然后在震动水浴锅中震荡反应30分钟，获得带有初始聚合位点的多孔二氧化硅薄片A；
所述步骤S11中，制得多孔二氧化硅薄片a的打磨方式包括：
I)用500目型砂纸对多孔二氧化硅片进行打磨，且打磨后的多孔二氧化硅片厚度不超过2.00mm，直径不超过15.0mm；
II)用1200目型砂纸对经I)打磨后的多孔二氧化硅片进行打磨，直至获得表面光滑的多孔二氧化硅薄片a。
2.根据权利要求1所述的一种手性共轭微孔聚合物/二氧化硅复合膜的制备方法，其特征在于，所述步骤S12中：
在所述无水乙醇内进行超声处理时，每次所述超声处理的处理时间均为20分钟；
在所述盐酸内进行超声处理时，所述盐酸浓度为8.0mol/L，且每次所述超声处理的处理时间均为50分钟。
3.根据权利要求1所述的一种手性共轭微孔聚合物/二氧化硅复合膜的制备方法，其特征在于，所述步骤S13中，溶液c内甲苯与(4-溴苯氧基)三甲基硅烷的混合质量比为15：1。
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的一种手性共轭微孔聚合物/二氧化硅复合膜的制备方法，其特征在于，在执行步骤S2之前，还包括制备2,5-二溴对苯二甲酰氯：
将2,5-二溴对苯甲酸装入带有球形回流冷凝管的三颈瓶中，密封后抽真空，并进行氮气保护，然后向三颈瓶中注入二氯亚砜，油浴加热至75-85℃，并持续搅拌反应3-5小时，得到棕色液体，对棕色液体旋转蒸发后得到2,5-二溴对苯二甲酰氯。
5.根据权利要求4所述的一种手性共轭微孔聚合物/二氧化硅复合膜的制备方法，其特征在于，制备2,5-二溴对苯二甲酰氯时，所述2,5-二溴对苯甲酸与二氯亚砜的混合质量比为1：2-3。
6.根据权利要求5所述的一种手性共轭微孔聚合物/二氧化硅复合膜的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中，2,5-二溴对苯二甲酰氯、D-薄荷醇与甲苯的混合质量比为4-5：1：5。
7.根据权利要求6所述的一种手性共轭微孔聚合物/二氧化硅复合膜的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中，对粗产物进行硅胶层析柱纯化时，所使用的淋洗剂为正己烷与乙酸乙酯的混合溶剂，且混合溶剂中正己烷与乙酸乙酯的混合质量比为20：1，Rf值为0.31。
8.根据权利要求7所述的一种手性共轭微孔聚合物/二氧化硅复合膜的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中：
向三颈瓶中至少加入一片带有初始聚合位点的多孔二氧化硅薄片A；
所述带有初始聚合位点的多孔二氧化硅薄片A与1,3,5-三(4-炔基苯基)苯、三苯基膦、碘化亚铜、双三苯基膦氯化钯、三乙胺和单体B的混合质量比为1：20：24：12：12-14：10：400-420。
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