CN1718593A

CN1718593A - 一种分子印迹聚合物的制备方法

Info

Publication number: CN1718593A
Application number: CN 200410069112
Authority: CN
Inventors: 赵睿; 陈志勇; 刘祥军; 刘国诠
Original assignee: Institute of Chemistry CAS
Current assignee: Institute of Chemistry CAS
Priority date: 2004-07-06
Filing date: 2004-07-06
Publication date: 2006-01-11

Abstract

一种分子印迹聚合物的制备方法，将0.5－5.0份的模板分子溶于20－200份氯仿中，然后加入一种或二至六种单体混合物0.5－50.0份，以及12.5－75份的交联剂甲基丙烯酸乙二醇双酯(EDMA)，通入氮气，于冰浴中，真空状态下置于辐射场内完成单体辐射和本体聚合。辐射源是⁶⁰Coγ－射线，以距辐射中心的距离调节辐射强度。在不同辐照强度下聚合1－10小时，辐照总剂量为0.7－7.0kGy，可得棒型刚性聚合物。本发明的制备方法简单可靠，得到的分子印迹聚合物具有较强的分子识别特性，用于外消旋体的手性拆分能力要优于常规方法制备的MIP，具有很强的应用价值。

Description

一种分子印迹聚合物的制备方法

技术领域

本发明涉及分子印迹聚合物的一种新的制备方法。

背景技术

分子印迹是近年来基于分子识别基础上发展起来的一种新的功能聚合物合成技术，有时又被称为模板合成。分子印迹聚合物(molecularimprinting polymer，MIP)内部具有与模板分子相适配的空穴和基团，即它对模板分子的立体结构和形状具有记忆功能，因而能选择性地识别模板分子(K.Haupt，Chem.Commun.，2003，2：171-178)。MIP的制备是由功能单体、印迹分子(亦称模板分子)、及交联剂，在致孔剂的存在下进行共聚合，然后除去印迹分子与致孔剂而得到。由于MIP制备方便，适应范围广以及成本较低等特点，引起人们愈来愈多的关注，并已在色谱填料、人工受体、模拟酶、催化剂、以及传感器等领域获得了应用。

然而，由于方法本身的局限性，MIP也存在着一些急需解决的问题。其中一个比较突出的问题是，除已成功的一些事例外，用现有的方法合成的MIP材料对印迹分子的选择性时高时低，换言之，MIP材料有时选择性较差，影响了分子印迹的成功率。

目前，分子印迹聚合物不论采用何种方法合成，选用的功能单体多是甲基丙烯酸(MAA)或4-乙烯吡啶(4-Vpy)。如Kempe等(M.Kempe and K.Mosbach，J.Chromatogr.A 1995，691：317-323)以MAA为功能单体，EDMA为交联剂，以芴甲氧羰基-L-苯丙氨酸(Fmoc-L-Phe-OH)为印迹分子合成的分子印迹聚合物的手性分离因子仅为1.36。

为了进一步提高MIP的选择性，一种可行的思路是设计和合成与特定目标分子有较强相互作用的新型功能单体(J.Matsui，O.Doblhoff Dierand T.Takeuchi，Anal.Chem.Acta 1997，343(1-2)：1-4和H.Q.Zhang，W.Verboom and D.N.Reinhoudt，Tetrahedron Lett.2001，42(26)：4413-4416)。然而，这种设计和合成的过程均相当复杂。另一种思路是选用两种不同性质的单体如MAA和4-Vpy(O.Ramstrvm，L.Andersson and K.Mosbach.，J.org.Chem.1993，58：7562-7564.)或2-Vpy和丙烯酰胺(AM)(Z.H.Meng，L.M.Zhou，J.F.Wang，Q.H.Wang and D.Q.Zhu，biomed.Chromator.1999，13(6)：389-393)等组成复合功能单体进行分子印迹合成，以适应与印迹分子上不同官能团之间的相互作用，这一方法也取得了一定的效果。但是，仅通过两种功能单体的复合来应对任意的分子印迹体系，显然是不够的，想以此来获得高效、普适的分子印迹聚合物，更难以奏效。

发明内容

针对上述局限性，本发明的目的是提供一种分子印迹聚合物的新的制备方法，即精细分子印迹聚合物(Fine molecular imprinting polymer，FMIP)合成法。

本发明采用组合化学的概念，在进行分子印迹时，将多种具有不同性质、不同侧链基团的单体，与印迹分子同置于一个适宜的环境中进行预组装。在维持这种预组装状态的前提下，引发多元共聚合并形成精细分子印迹聚合物。

进行多元共聚，必然会遇到竞聚率的问题。即在通常的自由基聚合反应中，各种单体，尤其是活性较高的单体多倾向于与同类烯类单体分子聚合，而不是与其它烯类单体分子共聚合。这样，在进行前述精细分子印迹的多元共聚合时，必然难以按照预先预组装分子的排列进行共聚反应，也就难以得到期待的精细分子印迹。为此，本发明中采用γ-射线辐射引发多元共聚以解决这一问题。

具体地说，本发明的制备方法是：

选用多种具有不同性质、不同侧链基团的烯类单体，如甲基丙烯酸(MAA)、甲基丙烯酸羟丙酯(HPMA)、甲基丙烯酸甲酯(MMA)、甲基丙烯酸丁酯(BMA)、4-乙烯吡啶(4-Vpy)和丙烯酰胺(AM)等以及其它任意具有乙烯基且可进行自由基聚合的单体配制成组合功能单体。它们的组合可为印迹分子提供多种多样的适配选择。

将选定的印迹分子(即模板分子)溶于适宜的溶剂中，然后加入组合功能单体以及交联剂，如甲基丙烯酸乙二醇双酯(EDMA)或二乙烯苯，必要时还需加入致孔剂，然后通入氮气驱氧，于冰浴中，密封于封管或适宜容器中，置于辐射场内完成辐射共聚合。辐射源是⁶⁰Co或其它高能辐射源，以距辐射中心的距离和辐照时间来调节辐照强度。在不同辐照强度下聚合1-10小时，辐照总剂量为0.7-7.0kGy，可得棒型刚性聚合物。空白对照聚合物除不加模板分子外，可按同样方法制备。

本发明的制备方法简单可靠，得到的分子印迹聚合物具有较强的分子识别特性，用于外消旋体的手性拆分能力要优于常规方法制备的MIP。

具体实施方式

实施例1

(1)称取0.387g芴甲氧羟基L-苯丙氨酸(Fmoc-L-Phe-OH)置于φ16×200mm硬质玻璃封管中，加入15ml氯仿令其溶解，然后依次加入MAA0.6ml，EDMA 5ml，通入氮气驱除氧，于冰浴中，在真空下封管后，置于辐射场内完成辐射聚合。辐射源是⁶⁰Co，聚合反应2小时，辐照总剂量为5.0kGy，得棒型刚性聚合物。

(2)将(1)所述聚合物粉碎、研磨、过250目筛，用丙酮倾析掉细小粒子。手工干装法装入不锈钢色谱柱中(150×4.6mm)，置于HPLC系统中，用含5％乙酸的甲醇溶液洗至基线平直。以外消旋体Fmoc-D，L-Phe-OH为样品，含0.1％乙酸的氯仿溶液为流动相，在0.2-0.5ml/min流速下，进行色谱分离评价，测得手性分离因子为2.47。

实施例2

(1)称取0.387g Fmoc-L-Phe-OH置于φ16×200mm硬质玻璃封管中，加入15ml氯仿令其溶解，然后依次加入MAA 0.3ml，4-Vpy 0.3ml，EDMA5ml，通入氮气驱除氧，于冰浴中，在真空下封管后，置于辐射场内完成辐射聚合。辐射源是⁶⁰Co，聚合反应2小时，辐照总剂量为5.0kGy，得棒型刚性聚合物。

(2)将(1)所述聚合物粉碎、研磨、过250目筛，用丙酮倾析掉细小粒子。手工干装法装入不锈钢色谱柱中(150×4.6mm)，置于HPLC系统中，用含5％乙酸的甲醇溶液洗至基线平直。以外消旋体Fmoc-D，L-Phe-OH为样品，含0.1％乙酸的氯仿溶液为流动相，在0.2-0.5ml/min流速下，进行色谱分离评价，测得手性分离因子为2.35。

实施例3

(1)在φ16×200mm硬质玻璃封管中，加入15ml氯仿，然后依次加入MAA 0.1ml、4-Vpy 0.1ml、MMA 0.1ml、BMA 0.1ml、HPMA 0.1ml、AM0.1g、EDMA 5ml，通入氮气驱除氧，于冰浴中，在真空下封管后，置于辐射场内完成单体辐射和本体聚合。辐射源是⁶⁰Co，聚合反应2小时，辐照总剂量为5.0kGy，得棒型刚性聚合物。

(2)将(1)所述聚合物粉碎、研磨、过250目筛，用丙酮倾析掉细小粒子。手工干装法装入不锈钢色谱柱中(150×4.6mm)，置于HPLC系统中，用含5％乙酸的甲醇溶液洗至基线平直。以外消旋体Fmoc-D，L-Phe-OH为样品，含0.1％乙酸的氯仿溶液为流动相，在0.2-0.5ml/min流速下，进行色谱分离评价，测得手性分离因子为1.02。

实施例4

(1)称取0.387g Fmoc-L-Phe-OH置于φ16×200mm硬质玻璃封管中，加入15ml氯仿令其溶解，然后依次加入MAA 0.1ml、4-Vpy 0.1ml、MMA0.1ml、BMA 0.1ml、HPMA 0.1ml、AM 0.1g、EDMA 5ml，通入氮气驱除氧，于冰浴中，真空下封管后，置于辐射场内完成辐射聚合。辐射源是⁶⁰Co，聚合反应2小时，辐照总剂量为5.0kGy，得棒型刚性聚合物。

(2)将(1)所述聚合物粉碎、研磨、过250目筛，用丙酮倾析掉细小粒子。手工干装法装入不锈钢色谱柱中(150×4.6mm)，置于HPLC系统中，用含5％乙酸的甲醇溶液洗至基线平直。以外消旋体Fmoc-D，L-Phe-OH为样品，0.1％乙酸氯仿为流动相，在0.2-0.5ml/min流速下，进行色谱分离评价，测得手性分离因子为2.84。

实施例5

(1)称取0.387g Fmoc-L-Phe-OH置于φ16×200mm硬质玻璃封管中，加入15ml氯仿令其溶解，然后依次加入MAA 0.1ml、4-Vpy 0.1ml、MMA 0.1ml、BMA 0.1ml、HPMA 0.1ml、AM 0.1g、EDMA 5ml，通入氮气驱除氧，于冰浴中，在真空下封管后，置于辐射场内完成辐射聚合。辐射源是⁶⁰Co，聚合反应2小时，辐照总剂量为5.0kGy，得棒型刚性聚合物。

(2)将(1)所述聚合物粉碎、研磨、过250目筛，用丙酮倾析掉细小粒子。手工干装法装入不锈钢色谱柱中(150×4.6mm)，置于HPLC系统中，用含5％乙酸的甲醇溶液洗至基线平直。以外消旋体Fmoc-D，L-Phe-OH为样品，含0.1％乙酸的氯仿溶液为流动相，在0.2-0.5ml/min流速下，进行色谱分离评价，测得手性分离因子为3.87。

上述实施例只是用于对本发明的制备方法作一具体描述，实际上本发明的创造性在于采用多种功能单体的混合物制备分子印迹聚合物。至于在制备中如何采用印迹分子已是本领域公知技术，为简明起见，本发明在实施例中只列举了芴甲氧羟基L-苯丙氨酸一种，然而能溶于有机溶剂、且分子中不含有可参与自由基聚合反应的双键结构的化合物，如药物、手性化合物、衍生氨基酸、维生素或农药均可作为印迹分子。这一点是本领域技术人员能够理解的。

Claims

1.一种分子印迹聚合物的制备方法：将0.5-5.0份的印迹分子溶于20-200份氯仿中，然后加入一种以上功能单体0.5-50.0份，以及12.5-75份的交联剂，通入氮气，于冰浴中，真空状态置于辐射源的辐照场内，辐照总剂量为0.7-7.0kGy，聚合反应1-10小时，完成单体辐射和本体聚合；

所述功能单体是甲基丙烯酸、甲基丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯、4-乙烯吡啶和丙烯酰胺；

所述交联剂为双官能团或多官能团烯类单体。

2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述辐射源是⁶⁰Co或其它γ-射线。

3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，以距辐射中心的距离调节辐射强度。

4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述交联剂为甲基丙烯酸乙二醇双酯或二乙烯基苯。

5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述印迹分子为能溶于有机溶剂、且分子中不含有可参与自由基聚合反应的双键结构的化合物。

6.如权利要求1或5所述的制备方法，其特征在于，所述印迹分子为药物、手性化合物、衍生氨基酸、维生素或农药。