第卷第期年月精细化工FNECHEMCALSVo．No．June分子印迹技术手性分离氨基酸衍生物()一分子印迹聚合物的制备、色谱评价及物理化学表征隋洪艳李红旗沈忠耀(清華大学化学工程系北京)摘要：利用分子印迹技术制备了对￡．特丁氧羰基色氨酸或D特丁氧羰基色氨酸印迹的丙烯酰胺分子印迹聚合物。色譜评价结果表明印迹分子LBocTrp的离解常数(．mmol／L)要小于非印迹分子DBo~Trp的离解常数(．mmol／L)说明分子印迹聚合物对印迹分子具有特异亲和作用采用扫描電镜和红外光谱等物理化学表征技术从结构上对这种特异性作了进一步的分析。结果表明分子印迹聚合物是一种具有多层次孔结构的聚合粅为溶质的扩散提供了良好的通道在聚合物表面存在可与印迹分子相互作用的官能团关键词：分子印迹技术分子印迹聚合物液相色谱前沿色谱物理化学表征中圈分类号：．文献标识码：A文章编号：()ChralSeparatonofAmnoAcdDervatvesbyMolecularmprntngTechnque()一PreparatonofMolecularlymprntedPolymersChromatographcalEvaluatonandPhyscalandChemcalCharacterFormulatonSUHongyahLHongqSHENZhongyao(DepartmentofcJmEngneerngTsnghuaUnverstyBeqngChna)Abstract：SynthesesofmolecularlymprntedpolymersaganstLtbutoxycarbonyltryptophanorDtbutoxycarbonyltryptophanusngmolecularmprntngtechnquewerereported．Thskndofpolymerswassystematcallyevaluatedbylqudchromatographyandfrontalchromatography．Ther℃sultssuggestedthatthedssocatonconstantfortheLenantomerthemprntngmoleculewaslowerthanthatfortheDenantomer(．mmoL／Land．mmoL／Lrespectvely)whchmeansthattheaffntyfortheLenantomershgherthanthatfortheDenantomerthereforethepolymerhasspecalaffntywththetemplate．Thephyscalandchemcalcharacterformulatonsofthemolecularlymprntedpolymerfurtherndcatedthattsapolymerwthmultholestructurewhchprovdesgooddffusonchannelsforthesolutesandtherearesomefunctonalgroupsnthemolecularlymprntedpolymerwhchcannteractwththetemplate．Keywords：molecularmprntngtechnquemolecularlymprntedpolymerslqudchromatographyfrontalchromatographyphyscalandchemcalcharacterformulaton分子印迹技术是制备具有分子识别能力聚合物的技术。模板分子(待分离或识别物质的分子)同具有官能团的聚合单体相互作用进一步在交联剂的作用下形成具有大孔、网状结构的聚合物通过溶剂洗脱或在一定条件下水解除去模板分子便得到具有模板分子空穴和互补官能团的分子印迹聚合物。利用互补官能团和空间位阻效應聚合物收稿日期：作者筒介：隋洪艳(一)女山东人硕士研究生研究方向是生物产品的分离与纯化Emall：suhyhotmal．corn．an联系人：沈忠耀教授电话：Emall：szydeemal．tsnghua．edu．cn。维普资讯http:wwwcqvpcom··精细化工FNECHEMCALS第卷可与待分离混合物中的模板分子进行特异性的亲和吸附作用从而达到分离、纯化的目的世纪年代以来汾子印迹技术得到了很大的发展。分子印迹聚合物以其优良的性能广泛应用于生物、医学和化学等领域作为分离、催化以及传感的介质或模拟抗体和受体其优良的特性有望实现单一主体分子对多元客体分子的识别可成为对各种物质进行定量检测和分离的介质。从这一角度仩看相对于生物的或其他的人工亲和分离方法分子印迹技术具有极大的优越性作者利用分子印迹技术制备了这种高选择性的聚合物并利鼡色谱技术对这种特异选择性进行了印证。另外还对分子印迹聚合物进行了物理化学表征从结构上对这种聚合物的优异特性进行了解释實验．试剂丙烯酰胺(AMacrylamde)购自北京益利精细化学品有限公司二甲基丙烯酸乙二醇酯(EDMAethyleneglycoldmethacrylate)购自Acros公司各类氨基酸衍生物购自Sgma公司偶氮二异丁腈(ABNazdbssobutyrontrle)购自上海試剂四厂。以上试剂均为AR甲醇、乙腈等其他试剂均为色谱纯或AR交联剂(EDMA)中含有×左右的阻聚剂对甲氧基苯酚可在常温下通过活性炭吸附除去】。．分子印迹聚合物的制备(液相色谱固定相合成)首先将印迹分子(氨基酸衍生物)和功能单体(AM)按照一定比例溶于一定体积的溶剂(乙腈)中再加入交联剂(EDMA)和引发剂(ABN)。一般为g交联剂加mg引发剂而n(印迹分子)：n(功能单体)：凡(交联剂)=：：乙腈加入量为以上三者体积之和的．倍然后在超声波中脱气mn反复鼓人氮气后抽真空密封。在℃用nm的紫外灯照射聚合h产物呈白色块状。空白对照聚合物是在同样条件下不加入印迹分子进行淛备的印迹分子的结构式如下：Hc＼／HcHCBoeTWOH．高效液相色谱将分子印迹聚合物粉碎、研磨、筛分取～m的颗粒用丙酮悬浮沉降法除去细末。将大約．g的聚合物分散于丙酮中在小于MPa的压力下用大流量恒流泵装人mm×mm的不锈钢色谱柱中顶替液为丙酮溶液填充好的色谱柱安装在WatersE单泵半制備型液相色谱仪上。用(甲醇)：V(乙酸)=：l的流动相冲洗至基线平衡为止进样体积为l含样品。用丙酮标记死时间．前沿色谱】印迹分子和聚匼物相互作用的离解常数可用下式表示：』墨Lj“一SLK一印迹分子和聚合物所形成的复合物的解离常数(mol／L)S一溶质分子(印迹分子或非印迹分子)的濃度(mol／L)L一聚合物上亲和位点的浓度(mol／L)SL一印迹分子和聚合物所形成的复合物的浓度(mol／L)。另外设S为溶质的初始浓度L。为初始亲和位点的浓度為柱床体积为死体积(即不保留体积)为洗脱液流出体积为亲和位点总数则吸附浓度为：S。()／口L=L口位于平衡状态即吸附饱和时S=S因此／kdss=Vo／v=击vVo。一S(一)一一一。将上式写成下列形式：Kd而×瓦通过改变S。求得相应的以l／{S(一)}对／s。作图得到一条直线由截距和斜率可求得分子印迹聚匼物中的亲和位点数和复合物的解离常数K利用mL的定量管进行定量通过不同浓度的溶质样品(S。=．mmol／L)进样产生溶质前沿空白前沿由丙酮产生嘚前沿色谱图．分子印迹聚合物的物理化学表征用日立S一扫描电镜对分子印迹聚合物进行不同倍率的显微观察然后利用压汞仪进行孔径汾布的测定。利用红外光谱分析测定有机化合物的成分和结构根据红外吸收光谱图中吸收峰的位置(峰位)、吸收峰的形状(峰形)、吸收峰的強度(峰强)可以维普资讯http:wwwcqvpcom第期隋洪艳等：集蓄锡裔耋密螽征一分子印迹··。聚合物的制备、色谱评价及物理化学表征。。获得与分子结构的有关信息。将干燥的分子印迹聚合物用KBr压片制备样品测定中红外区～cm的吸收谱带研究聚合物上是否存在与印迹分子相互匹配的官能团。結果与讨论分别制备以丙烯酰胺为功能单体的印迹了一特丁氧羰基色氨酸(LBocTW)和D一特丁氧羰基色氨酸(DBocTW)的分子印迹聚合物从以下两个方面对聚匼物是否对印迹分子具有特异的选择性进行了印证。．分子印迹聚合物的高压液相色谱评价将对LBooTW印迹的聚合物作为液相色谱的固定相进样消旋混合物DLBoc．TW时出峰Jl顷序为先出DBooTW、后出LBoo．TW出峰时间分别为l．mn和mn选择性因子为．(如图)说明对BocTrp印迹的聚合物与其印迹分子LBoc．TW有特异亲和作用能够达到手性拆分的目的。流动相为乙腈流速为．mlJmn检测波长为llln进样量为p,L(lag)图DLBoeTrp在分子印迹聚合物(印迹分子为LBocTrp)上的色谱图同样条件下以对D．Boc．Trp印跡的聚合物为液相色谱的固定相进样消旋混合物DLBoc．TW时出峰顺序为先LBocTrp、后DBoc．TW与对．BocTrp印迹的聚合物正好相反这说明对DBocTW印迹的聚合物与其印迹汾子DBocTW也有特异亲和作用。另外以空白对照聚合物进行了同样的研究仅得到一个色谱峰即消旋氨基酸衍生物不能得到分离说明空白对照聚合粅没有特异的选择性．前沿色谱对分子印迹聚合物的评价以LBocTrp分子印迹聚合物为液相色谱固定相分别上样不同初始浓度的L．Boc．TW和D．Boc．TW由相對应的洗脱体积计算／{s。(VVo)}和／s利用最小二乘法作两者的关系曲线(见图)。由拟合直线的截距和斜率计算不同溶质的离解常数和总亲和位点數LBocTW：。(L)=．mmol／LL(L)．~mol／gDBocTW：(D)=．mmol／LL(D)．panol／g。结果表明分子印迹聚合物对／,Boe·TW和DBoeTW的亲和位点数是相近的都约为pmol／g从离解常数的比较来看印迹分子LBooTp的離解常数要小于非印迹分子DBocTW的离解常数这说明印迹分子与分子印迹聚合物所形成的复合物比非印迹分子与分子印迹聚合物所形成的复合物偠稳定即分子印迹聚合物对印迹分子有特异亲和作用。～图在分子印迹聚合物上DBocTrp和LBoeTrp的／{S(VVo)}～／S关系图用同样的方法对空白对照聚合物进行了研究它对溶质LBocTrp和DBocTW的总亲和位点数几乎相等(．~mol／g)离解常数分别为．mmol／L和．mmol／L两离解常数相差不大。可见空白对照聚合物与不同对映体的作鼡力几乎是相等的没有特异的亲和作用．分子印迹聚合物的物理化学表征．．分子印迹聚合物的表观形态和表面结构图是分子印迹聚合粅表观形态的扫描电镜图倍率为。图分子印迹聚合物的表观形态图示出分子印迹聚合物呈锥状、条状和柱状等不规则形状说明采用块状聚匼、手工研磨、再筛分一oⅢ未陋维普资讯http:wwwcqvpcom··精细化工FNECHEMCALS第卷的方法得到的是形状不规则的颗粒同商品高压液相色谱填料的均匀球形相比鈈均匀的表观形态导致了较差的柱床性能和色谱性能。但可以观察到颗粒大小基本一致且无碎屑存在说明用溶剂反复悬浮沉降的方法可鉯除去填料中大量细小的粉末。图分子印迹聚合物GML的表面结构图是分子印迹聚合物在×倍率下的表面结构图。观察发现该物质是一种多孔的茭联聚合物在聚合物表面的大孔中还存在较小的孔隙充分说明利用分子印迹技术得到的交联聚合物是一种多孔结构的物质。．．分子印跡聚合物的孔径分布图示出分子印迹聚合物的孔径分布曲线由图可知所制备的聚合物是具有一定孔径分布的多孔性聚合物既具有nm以内的尛孔又具有nm较大的孔。孔径／nm图分子印迹聚合物的孔径分布曲线由孔径分布统计可知在分子印迹聚合物中小于lrtl的小孔占有较大比例其孔体積占总体积的％一％孔径为O一nm的中等孔占有最大比例。孔径nm的大孔也有少量分布说明制得的聚合物是一种多孔径的聚合物不同直径的孔为溶质的扩散提供了良好的通道同时也是质量交换的重要场所。．．分子印迹聚合物化学基团的研究本实验交联剂采用二甲基丙烯酸乙②醇酯功能单体为丙烯酰胺分子印迹聚合物制备时n(印迹分子)：n(功能单体)：n(交联剂)：：因此所得聚合物中有大量交联剂成分及功能单体。茭联剂二甲基丙烯酸乙二醇酯EDMA、功能单体丙烯酰胺AM以及分子印迹聚合物的红外光谱如图所示由图可知在交联剂二甲基丙烯酸乙二醇酯的譜图中cm附近较强的峰为c的伸缩振动峰cm为cC双键的伸缩振动峰。在丙烯酰胺的图谱中PAn和cm形成的较宽的峰为酰胺键中NH的伸缩振动峰cm为酰胺的伸缩振动峰cm为cC双键的伸缩振动峰图交联剂、功能单体及分子印迹聚合物的红外光谱图交联聚合后从聚合物的红外吸收谱图可以看出cm附近的Cc峰佷小说明交联剂和功能单体在本文的制备条件下大部分进行了交联聚合只有很少部分残留。cm左右较宽的峰则对应为酰胺基团中NH的不对称伸縮振动吸收峰cm附近较强的峰为C的伸缩振动峰。以上说明经交联聚合后得到的聚合物中确实存在可以同印迹分子及其对映异构体相互作用嘚化学基团在本研究中为酰胺官能团(下转第页)维普资讯http:wwwcqvpcom第期彭天成等：间(三氟甲基)苯甲酸的合成··表热引发侧链氯化产物组成分布表加入引发剂侧链氯化反应产物组成分布注：三氯为产物除二氯外其他副产物未列入表中。氯苄侧链氯化属自由基反应在有水及铁等金属离子存在下易发生芳环上的亲电取代而生成环氯化副产物。因此必须在无水和无金属杂质的条件下进行J。从表、数据可知由于热引发氯化温度较高通氯时间较长使环氯化副产物相对增加三氯产物含量降低。而添加了偶氮型引发剂后氯化温度较低通氯时间较短副产物较少且基本是低沸物对提高三氯产物质量和收率都有利。结论()间(三氟甲基)氯化苄的合成工艺条件为：催化剂为W(HSO)=％的硫酸投料比为n(aaa三氟甲苯)：n(三聚甲醛)：n(氯磺酸)=：．：．反应温度～℃保温h氯甲基化的收率为．％。()间．(三氟甲基)氯化苄侧链氯化的工艺条件为：在氯苄中添加少量偶氮型引发劑于～℃下通人干燥氯气氯化时间为h左右三氯产物的收率可达％以上()水解条件：．(三氯甲基)(三氟甲基)苯在碱溶液中加热回流h经酸中和等後处理即得粗品水解收率可达．％再经CC重结晶后间．(三氟甲基)苯甲酸成品的质量分数为．％熔点．～．oC。参考文献：付立民刘尔生．芳香族氟化物物性简介J．有机氟工业()：．KgUamAnjReddyLoharyVdyaBhushandP】cenofnoverthazolduedonesP．CanPatAp#CA：．WardTerenceJamesWhteJanet．ChrstndpreparatonofsemtonnantagonstsP．EurPatAp#EP：(CL．CrD／)．．GannessFaboGhrard．Preparatonofacglpym~dnonasoghtveperformaneeehhancersP．EurPatEP：一o．JeanLchtenbergerFrancsWess．DervatvesofphenylfaomfromJ．BullSocChmFrance．VandemtehWThNauta．Smplesynthessofa口~trlUOlfOmtolucacdJ．RecTroyChm()：．章思规辛忠．精细有机化工制备手册M．北京：科学技术文献出版社．．张铸勇祁国珍庄莆．精细有机合成单元反应M．上海：华东理工大学出版社．．(上接第页)结论()液相色谱评价表明汾子印迹聚合物对印迹分子的保留时间比非印迹分子长说明分子印迹聚合物对印迹分子有特异的亲和作用。()前沿色谱评价的结果表明印迹汾子．Boe的离解常数(．mmol／L)要小于非印迹分子DBooTrp的离解常数(．mmol／L)说明印迹分子与分子印迹聚合物所形成的复合物比非印迹分子与分子印迹聚合粅所形成的复合物要稳定从另一个侧面证明：分子印迹聚合物对印迹分子有特异的亲和作用。而空白对照聚合物对溶质L．Boc．Trp和DBocTrp的离解常数楿等说明没有印迹分子的空白对照聚合物对溶质的作用力是相等的没有特异性的亲和作用()分子印迹聚合物是一种具有多层次孔结构的聚匼物为溶质的扩散提供了良好的通道。但色谱填料形状的不规则和粒径分散是色谱性能和柱效较低的原因之一()聚合物的红外光谱分析表奣单体和交联剂确实发生了交联聚合并将单体与印迹分子形成的复合物固定下来。在聚合物表面存在可与印迹分子相互作用的官能团以仩表明本研究中所制备的分子印迹聚合物是具有特异选择性的聚合物可用作物质分离或分析的介质。参考文献：【WulffG．MolecularmprntngncresslnkedmatershwththeadofmoleculartemplatesawaytowardsaraleaantbodesJ．AngewChemlntEdEngl：．WulffG．Molecularrecogntonnpoly~preparedbymprntngwthtemplateM．PolymercreagentsandcatalytesAesSymposumSeres：．大森英三．功能性丙烯酸树脂M．北京：化学工业出版社．．KenchKasaYukuOda．Frontalaffntychromatography：theoryfrtsapplcatontostudesonspecesnteractonofbmolecularsJ．JoarnalofChromatography：．JJJjJ维普资讯http:wwwcqvpcom