專利名稱：一種氨基酸手性分離用平板膜及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于功能高分子材料領(lǐng)域，特別涉及一種具有選擇性分離氨基酸手性分子的手性分離膜及其制備方法。該膜可應(yīng)用于苯丙氨酸分離領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
自然界中，很多物質(zhì)中都含有手性物質(zhì)，許多手性物質(zhì)廣泛存在于藥物中，與我們的生活密切相關(guān)。由于手性物質(zhì)中不同的對(duì)映體分子具有不同的旋光性，在光學(xué)性能上有明顯的差異或者完全相反，由此對(duì)映體分子的光學(xué)性能不同，在藥理活性、代謝作用以及毒副作用等會(huì)產(chǎn)生顯著差異，藥物臨床表現(xiàn)為其中一種對(duì)映體分子具有一定的藥效作用，但另一種對(duì)映體分子不具有藥理作用，甚至?xí)斐刹焕呢?fù)面作用。因此，在藥物制備過(guò)程中手性分離具有重要的意義。目前，實(shí)驗(yàn)室或工業(yè)領(lǐng)域中使用的手性拆分技術(shù)主要包括結(jié)晶拆分法、化學(xué)拆分法、動(dòng)力學(xué)拆分法、生物拆分法、色譜拆分法、膜分離、分子印跡技術(shù)和電泳技術(shù)等方法。近年來(lái)，膜分離技術(shù)在手性分離領(lǐng)域的研究和應(yīng)用日趨火熱，其中手性拆分膜通過(guò)手性識(shí)別點(diǎn)對(duì)不同對(duì)映體的選擇性吸附來(lái)分離手性物質(zhì)，具有能耗低、易于連續(xù)操作等優(yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為是進(jìn)行大規(guī)模手性分離非常有潛力的方法之一，成為分離膜研究的新熱點(diǎn)手性拆分膜按膜的形態(tài)可分為手性拆分液膜和手性拆分固膜。手性拆分液膜具有較高的選擇性和經(jīng)濟(jì)性(使用手性選擇劑較少)，但穩(wěn)定性較差，其應(yīng)用受到了很大的限制。手性拆分固膜能夠克服液膜的不足，因而倍受該領(lǐng)域研究者的關(guān)注。但是，手性拆分固膜的最大缺陷是拆分過(guò)程為非穩(wěn)態(tài)，當(dāng)吸附點(diǎn)達(dá)到飽和后膜不再具有拆分能力，需進(jìn)行解吸，而解吸過(guò)程控制起來(lái)麻煩，導(dǎo)致分離效率較低，且很難同時(shí)具備高通量和高選擇性。為了提高手性拆分固膜的分離效率及可應(yīng)用性，智能型手性分離膜的開(kāi)發(fā)和研究倍受關(guān)注。智能手性分離膜可對(duì)溫度、PH值、離子濃度、電場(chǎng)等外界刺激產(chǎn)生響應(yīng)，可以通過(guò)改變外界環(huán)境條件來(lái)調(diào)控材料內(nèi)部孔隙大小，實(shí)現(xiàn)膜的高選擇性、高通量，提高分離效率。由于外界環(huán)境條件中溫度控制相對(duì)較容易，利用溫敏高分子材料具有低臨界溶解溫度(LCST)的特點(diǎn)，研究和開(kāi)發(fā)溫敏手性分離膜則更具現(xiàn)實(shí)意義。但是，目前研究和開(kāi)發(fā)的溫敏手性分離膜存在以下幾大需解決的問(wèn)題(I)溫敏手性分離膜的制備方法主要是對(duì)基膜材料的接枝改性修飾，存在改性制備過(guò)程復(fù)雜，改性后材料穩(wěn)定性變差、接枝層易于脫落等缺陷，難于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。(2)溫敏手性分離膜的溫敏性不夠明顯，溫度對(duì)手性識(shí)別和拆分的智能化調(diào)控作用以及調(diào)控穩(wěn)定性有待進(jìn)一步提聞。(3)膜的手性選擇性、分離效率、通量等不高，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)態(tài)分離較為困難。苯丙氨酸是a -氨基酸的一種，是人體必需氨基酸之一，具有生物活性的光學(xué)異構(gòu)體為L(zhǎng)-苯丙氨酸(L-Phe)。L-Phe人體不能合成，廣泛用于醫(yī)藥和阿斯巴甜的主要原料。苯丙氨酸可通過(guò)微生物發(fā)酵、蛋白質(zhì)水解、以及有機(jī)合成的方法制備。合成法制備苯丙氨酸的收率低，通常從天然產(chǎn)物中提取，但手性分離效率是目前制約L-Phe產(chǎn)量的主要問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)溫敏手性分離膜存在的上述問(wèn)題，以及溫敏手性分離膜的潛在應(yīng)用和苯丙氨酸手性分子的分離難題，本發(fā)明擬解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種對(duì)苯丙氨酸手性分子具有良好吸附和分離功能的氨基酸手性分離用平板膜及其制備方法。本發(fā)明一方面以L-Phe作為拆分對(duì)象，通過(guò)改性合成手性氨基酸單體，進(jìn)而與溫敏單體N-異丙基丙烯酰胺(NIPAAm)共聚，合成溫敏手性共聚物微凝膠P(NIPAAm-co-AAc-L-PheEt)。另一方面，采用自由基共聚法將NIPAAm單體與聚偏氟乙烯(PVDF)接枝共聚，合成溫敏膜成膜基質(zhì)PVDF-g-PNIPAAm。最后，將溫敏手性共聚物微凝膠與PVDF-g-PNIPAAm共聚物溶液共混，采用相轉(zhuǎn)化法制備具有手性識(shí)別和拆分功能，且可通過(guò)控制環(huán)境溫度變化實(shí)現(xiàn)L-Phe高效分離的氨基酸手性分離用平板膜。本發(fā)明所述的一種氨基酸手性分離用平板膜及其制備方法包括如下步驟(I)手性溫敏共聚物微凝膠的合成將L-Phe酯化生成L-苯丙氨酸乙酯鹽酸鹽(L-PheEt)，進(jìn)而與丙烯酰氯酰化反應(yīng)合成手性單體N- (L-1-乙氧甲?；鵢2_苯基)丙烯酰胺(AAc-L-PheEt)。搭三口燒瓶裝置，加入50ml經(jīng)除水處理的四氫呋喃(THF)冷凝回流，在三口燒瓶中加入NIPAAm單體，使NIPAAm濃度為0.1 0. 18mol/L。按質(zhì)量比r為0. 2力口入手性單體AAc-L-PheEt，以及0. 05 0. 20g交聯(lián)劑MBAA后，在20 30°C下通氮?dú)鈹嚢?0 60分鐘，緩慢升溫至50 70。。，穩(wěn)定20 40分鐘，加入0. 04 0. 08g引發(fā)劑偶氮二異丁腈(AIBN)，恒溫反應(yīng)6 10小時(shí)。反應(yīng)結(jié)束后，向反應(yīng)液加入石油醚沉淀，抽濾得到手性溫敏共聚物微凝膠P (NIPAAm-co-AAc-L-PheEt)，干燥后置于陰冷處保存。所述質(zhì)量比r = AAc-L-PheEt/ (AAc-L-PheEt+NIPAAm),即 AAc-L-PheEt 的質(zhì)量與AAc-L-PheEt和NIPAAm質(zhì)量之和的比值。(2)溫敏成膜物質(zhì)的合成取IOg堿處理后的PVDF粉術(shù)加入三口燒瓶中，通氮?dú)?，加入PVDF質(zhì)量6 12倍的溶劑N，N- 二甲基甲酰胺(DMF)，于50 80°C水浴下加熱條件下攪拌溶解，在通氮?dú)獾那闆r下添加NIPAAm，控制PVDF粉末與NIPAAm的質(zhì)量比為1: (0. 5 1. 25)，加入PVDF質(zhì)量I % 2. 5 %的引發(fā)劑AIBN，完全溶解后，再通氮?dú)?0 20分鐘，繼續(xù)攪拌反應(yīng)8 12小時(shí)，反應(yīng)結(jié)束后，將反應(yīng)液冷卻后加入甲醇沉淀，抽濾，用蒸餾水反復(fù)沖洗，然后抽干得溫敏成膜物質(zhì)PVDF-g-PNIPAAm，放入烘箱60°C干燥至恒重待用。(3)手性分離用平板膜的制備將成膜物PVDF-g-PNIPAAm加入盛有DMF的容器中，質(zhì)量百分比濃度控制在15 % 20 %，加入微凝膠P (NIPAAm-co-AAc-L-PheEt)，控制微凝膠與PVDF-g-PNIPAAm的質(zhì)量比為1: 3 10，最后加入致孔劑聚乙二醇(PEG)，使PEG在混合液中的質(zhì)量百分比濃度為5% 10%。在30 60°C條件下加熱、攪拌直至完全溶解，真空脫泡20 40分鐘得到鑄膜液。將鑄膜液傾于玻璃板上，用玻璃棒刮制成膜，浸入25 30°C的凝固浴蒸餾水中凝固成形，待膜從玻璃板上成形脫落后，再放置蒸餾水中浸泡18 36小時(shí)，用蒸餾水洗凈即得到手性分離用平板膜。所述步驟(I)中，所述L-PheEt合成過(guò)程如下搭建實(shí)驗(yàn)裝置，包括球形冷凝管、IOOml三口燒瓶、恒溫水浴、溫度計(jì)。在三口燒瓶中加入55ml無(wú)水乙醇，放入冰浴恒溫在O0C，用滴管緩慢滴入5ml氯化亞砜，始終保持溫度在5°C之下，攪拌I小時(shí)，加入IOg L-Phe粉末，撤去冰浴，自然升溫至室溫，繼而逐步升溫至65°C，恒溫?cái)嚢?小時(shí)，停止攪拌。反應(yīng)結(jié)束后，在85°C水浴溫度下，蒸餾出部分溶劑，冷卻結(jié)晶，抽濾，用少量乙醇洗漆，烘干，得到L-PheEt 固體。所述步驟(I)中，所述AAc-L-PheEt合成過(guò)程如下先將去水后30ml的THF加入到IOOml三口燒瓶中，稱取6g L-PheEt加入燒瓶中。將預(yù)制好的冰鹽塊搗碎,制作冰鹽浴放在三口燒瓶周圍，達(dá)到液面高度即可，降溫至0°C。保持體系溫度在0°C緩慢滴加7. 5ml三乙胺，緩慢滴加4ml丙烯酰氯，滴加完畢后，在冰鹽浴中恒溫一段時(shí)間后逐步升溫至室溫，攪拌I小時(shí)，再升溫至60°C反應(yīng)3小時(shí)。反應(yīng)結(jié)束后，向反應(yīng)液加入30mL蒸餾水，溶解未反應(yīng)的鹽酸鹽與丙烯酰氯，同時(shí)稀釋溶液，用30mL氯仿萃取三次，加入無(wú)水硫酸鈉干燥，蒸去溶劑，得到暗黃色油狀物AAc-L-PheEt，置于陰冷處待用。所述步驟(2)中，所述堿處理的PVDF粉末制備過(guò)程如下向ILNaOH溶液中加入150g的PVDF粉末，隨后加入30ml的無(wú)水乙醇并攪拌，使得PVDF在溶液中充分分散。將混合溶液反應(yīng)體系置于60°C恒溫水浴中，反應(yīng)10分鐘。抽濾所得產(chǎn)物，用蒸餾水不斷洗滌，以除去產(chǎn)物中的氟化物和乙醇。洗滌后所得堿處理PVDF粉末產(chǎn)物放入烘箱中600C干燥至恒重。有益效果本發(fā)明在平板膜制備過(guò)程中，采用水作凝固浴相轉(zhuǎn)化法成膜，成膜過(guò)程中親水性使P(NIPAAm-C0-AAC-L-Phe)高聚物手性分離基團(tuán)向膜和膜孔表面富集，有利于對(duì)手性D-Phe的吸附和解吸。因此，本發(fā)明制備的共混平板膜，通過(guò)控制分離液溫度的高低可實(shí)現(xiàn)對(duì)D-Phe的吸附和解吸，且通過(guò)控制分離液溫度的高低可實(shí)現(xiàn)膜孔尺寸的變化。高溫下(T> LCST)，膜材料的手性吸附性使D-Phe被大量吸附，而L-Phe則被順利通過(guò)膜孔分離，由于此時(shí)膜孔變小，膜通量降低，故有利于對(duì)D-Phe對(duì)映體的吸附，提高了 L-Phe的分離效率。降低分離液溫度(T < LCST)，膜對(duì)D-Phe的吸附能力降低，從而釋放出吸附的D_Phe，此時(shí)膜孔增大，膜通量升高，有利于提高D-Phe解吸附效率，最終將兩種對(duì)映體分開(kāi)。這種分離過(guò)程可通過(guò)外界溫度的刺激進(jìn)行調(diào)控，吸附量大，可高效選擇性吸附和解吸，且可交替重復(fù)連續(xù)進(jìn)行，解決了傳統(tǒng)吸附選擇型手性拆分膜的缺陷。本發(fā)明通過(guò)將智能材料的環(huán)境響應(yīng)性與吸附選擇型手性拆分固膜相結(jié)合，利用手性高聚物的手性識(shí)別特性實(shí)現(xiàn)對(duì)手性分子的有選擇性高效吸附和解吸，從而實(shí)現(xiàn)手性拆分。本發(fā)明集手性溫敏共聚物和溫敏成膜基質(zhì)的溫敏性于一體，強(qiáng)化了膜的溫敏性，提高了手性分離效率和溫度對(duì)手性分離的智能化調(diào)控作用，本發(fā)明的氨基酸手性分離用平板膜選擇過(guò)載量(e.e. %)可達(dá)15%-25%，分離系數(shù)(a)可達(dá)到L 5_L 8。另外，本發(fā)明制備的共混手性分離膜利用成膜基質(zhì)和手性聚合物結(jié)構(gòu)上的共性，解決了共混手性分離膜制備過(guò)程中兩相分散和相容性等問(wèn)題。本發(fā)明所制備的手性分離平板膜采用目前市場(chǎng)上成熟的PVDF作原料，功能單體為常規(guī)的溫敏單體原料NIPAAm，膜制備方法簡(jiǎn)單、不需要特殊設(shè)備、生產(chǎn)成本低、適于工業(yè)化應(yīng)用。選擇過(guò)載量和分離系數(shù)的測(cè)定通過(guò)選擇過(guò)載量(e. e. % )以及分離系數(shù)(a )來(lái)表征共混膜的手性識(shí)別以及拆分能力，其計(jì)算公式如下
e. e. % = —--*100%
j4d + Al式中e. e. % _選擇過(guò)載量，％ ；Ad-D-苯丙氨酸組分在色譜圖中的峰面積值；Al-L-苯丙氨酸組分在色譜圖中的峰面積值；Ct =—式中a-分離系數(shù)； Ad-D-苯丙氨酸組分在色譜圖中的峰面積值；Al-L-苯丙氨酸組分在色譜圖中的峰面積值；
具體實(shí)施例方式下面的實(shí)施例可以使本專業(yè)技術(shù)人員更全面地理解本發(fā)明，但不以任何方式限制本發(fā)明。實(shí)施例1 :(I)搭三口燒瓶裝置，加入50ml經(jīng)除水處理的THF冷凝回流，在三口燒瓶中加入NIPAAm單體，使NIPAAm濃度為0. lmol/L。按質(zhì)量比r為0. 2加入手性單體AAc-L-PheEt，以及0.1Og交聯(lián)劑MBAA后，在30°C下通氮?dú)鈹嚢?0分鐘，緩慢升溫至50°C，穩(wěn)定20分鐘，加入0. 04g引發(fā)劑偶氮二異丁腈(AIBN)，恒溫反應(yīng)6小時(shí)，反應(yīng)結(jié)束后，向反應(yīng)液加入石油醚沉淀，抽濾得微凝膠P (NIPAAm-co-AAc-L-PheEt)，干燥后置于陰冷處保存。(2)溫敏成膜物質(zhì)的合成取IOg堿處理后的PVDF粉末加入三口燒瓶中，通氮?dú)?，加入PVDF質(zhì)量6倍的溶劑N，N- 二甲基甲酰胺(DMF)，于50°C水浴下加熱條件下攪拌溶解。在通氮?dú)獾那闆r下添加NIPAAm，控制PVDF與NIPAAm的質(zhì)量比為1: 0. 5，加入PVDF質(zhì)量I %的引發(fā)劑AIBN，完全溶解后，再通氮?dú)?0分鐘，繼續(xù)攪拌反應(yīng)8小時(shí)，反應(yīng)結(jié)束后，將反應(yīng)液冷卻后加入甲醇沉淀，抽濾，用蒸餾水反復(fù)沖洗，然后抽干得PVDF-g-PNIPAAm，放入烘箱60°C干燥至恒重待用。(3)手性分離用平板膜的制備將PVDF-g-PNIPAAm加入盛有DMF的容器中，質(zhì)量百分比濃度控制在15%，加入微凝膠，控制微凝膠與PVDF-PNIPAAm的質(zhì)量比為1: 3，最后加入致孔劑PEG，使PEG在混合液中的質(zhì)量百分比濃度為5%。在30°C條件下加熱、攪拌直至完全溶解，真空脫泡20分鐘得到鑄膜液。將鑄膜液傾于玻璃板上，用玻璃棒刮制成膜，浸A 25°C的蒸餾水中凝固成形，待膜從玻璃板上成形脫落后，再放置蒸餾水中浸泡18小時(shí)，用蒸餾水洗凈即得到手性分離用平板膜。制得的氨基酸手性分離用平板膜選擇過(guò)載量(e. e. % )為25%，分離系數(shù)(a )為1. 8。實(shí)施例2 (I)搭三口燒瓶裝置，加入50ml經(jīng)除水處理的THF冷凝回流，在三口燒瓶中加入NIPAAm單體，使NIPAAm濃度為0. 13mol/L。按質(zhì)量比r為0. 2加入手性單體AAc-L-PheEt，以及0. 20g交聯(lián)劑MBAA后，在30°C下通氮?dú)鈹嚢?0分鐘，緩慢升溫至70°C，穩(wěn)定40分鐘，加入0. 08g引發(fā)劑偶氮二異丁腈(AIBN)，恒溫反應(yīng)10小時(shí)，反應(yīng)結(jié)束后，向反應(yīng)液加入石油醚沉淀，抽濾得微凝膠P (NIPAAm-co-AAc-L-PheEt)，干燥后置于陰冷處保存。(2)溫敏成膜物質(zhì)的合成取IOg堿處理后的PVDF粉末加入三口燒瓶中，通氮?dú)?，加入PVDF質(zhì)量12倍的溶劑N，N- 二甲基甲酰胺(DMF)，50°C水浴加熱條件下攪拌溶解。在通氮?dú)獾那闆r下添加NIPAAm，控制PVDF與NIPAAm的質(zhì)量比為1: 0. 5，加入PVDF質(zhì)量2. 5%的引發(fā)劑AIBN，完全溶解后，再通氮?dú)?0分鐘，繼續(xù)攪拌反應(yīng)12小時(shí)。反應(yīng)結(jié)束后，將反應(yīng)液冷卻后加入甲醇沉淀，抽濾，用蒸餾水反復(fù)沖洗，然后抽干得PVDF-g-PNIPAAm，放入烘箱60°C干燥至恒重待用。(3)手性分離用平板膜的制備將PVDF-g-PNIPAAm加入盛有DMF的容器中，質(zhì)量百分比濃度控制在16 %，加入微凝膠，控制微凝膠與PVDF-PNIPAAm的質(zhì)量比為1: 10，最后加入致孔劑PEG，使PEG在混合液中的質(zhì)量百分比濃度為6%。在40°C條件下加熱、攪拌直至完全溶解，真空脫泡40分鐘得到鑄膜液。將鑄膜液傾于玻璃板上，用玻璃棒刮制成膜，浸A 30°C的蒸餾水中凝固成形，待膜從玻璃板上成形脫落后，再放置蒸餾水中浸泡18小時(shí)，用蒸餾水洗凈即得到手性分離用平板膜。制得的氨基酸手性分離用平板膜選擇過(guò)載量(e. e. % )為22%，分離系數(shù)(a)為1. 6。實(shí)施例3 (I)搭三口燒瓶裝置，加入50ml經(jīng)除水處理的THF冷凝回流，在三口燒瓶中加入NIPAAm單體，使NIPAAm濃度為0. 15mol/L。按質(zhì)量比r為0. 2加入手性單體AAc-L-PheEt，以及0.1g交聯(lián)劑MBAA后，在30°C下通氮?dú)鈹嚢?0分鐘，緩慢升溫至50°C，穩(wěn)定30分鐘，加入0. 05g引發(fā)劑偶氮二異丁腈(AIBN)，恒溫反應(yīng)10小時(shí)。反應(yīng)結(jié)束后，向反應(yīng)液加入石油醚沉淀，抽濾得微凝膠P (NIPAAm-co-AAc-L-PheEt)，干燥后置于陰冷處保存。(2)溫敏成膜物質(zhì)的合成取IOg堿處理后的PVDF粉末加入三口燒瓶中，通氮?dú)?，加入PVDF質(zhì)量12倍的溶劑N，N- 二甲基甲酰胺(DMF)，于60°C水浴下加熱條件下攪拌溶解。在通氮?dú)馇闆r下添加NIPAAm，控制PVDF與NIPAAm的質(zhì)量比為1:1. 25，加入PVDF質(zhì)量1. 5%的引發(fā)劑AIBN，完全溶解后，再通氮?dú)?0分鐘，繼續(xù)攪拌反應(yīng)12小時(shí)。反應(yīng)結(jié)束后，將反應(yīng)液冷卻后加入甲醇沉淀，抽濾，用蒸餾水反復(fù)沖洗，然后抽干得PVDF-g-PNIPAAm，放入烘箱60°C干燥至恒重待用。(3)手性分離用平板膜的制備將PVDF-g-PNIPAAm加入盛有DMF的容器中，質(zhì)量百分比濃度控制在18%，加入微凝膠，控制微凝膠與PVDF-PNIPAAm的質(zhì)量比為1: 5，最后加入致孔劑PEG，使PEG在混合液中的質(zhì)量百分比濃度為10%。在40°C條件下加熱、攪拌直至完全溶解，真空脫泡40分鐘得到鑄膜液。將鑄膜液傾于玻璃板上，用玻璃棒刮制成膜，浸入30°C的蒸餾水中凝固成形，待膜從玻璃板上成形脫落后，再放置蒸餾水中36小時(shí)，用蒸餾水洗凈即得到手性分離用平板膜。制得的氨基酸手性分離用平板膜選擇過(guò)載量(e. e. % )為21%，分離系數(shù)(a)為1. 6。實(shí)施例4 (I)搭三口燒瓶裝置，加入50ml經(jīng)除水處理的THF冷凝回流，在三口燒瓶中加入NIPAAm單體，使NIPAAm濃度為0. 18mol/L。按質(zhì)量比r為0. 2加入手性單體AAc-L-PheEt，以及0. 20g交聯(lián)劑MBAA后，在30°C下通氮?dú)鈹嚢?0分鐘，緩慢升溫至50°C，穩(wěn)定30分鐘，加入0. 06g引發(fā)劑偶氮二異丁腈(AIBN)，恒溫反應(yīng)8小時(shí)，反應(yīng)結(jié)束后，向反應(yīng)液加入石油醚沉淀，抽濾得到微凝膠P (NIPAAm-co-AAc-L-PheEt)，干燥后置于陰冷處保存。(2)溫敏成膜物質(zhì)的合成取IOg堿處理后的PVDF粉末加入三口燒瓶中，通氮?dú)猓尤隤VDF質(zhì)量12倍的溶劑N，N- 二甲基甲酰胺(DMF)，于60°C水浴下加熱條件下攪拌溶解。在通氮?dú)獾那闆r下添加NIPAAm，控制PVDF與NIPAAm的質(zhì)量比為1: 1，加入PVDF質(zhì)量1. 5%的引發(fā)劑AIBN，完全溶解后，再通氮?dú)?0分鐘，繼續(xù)攪拌反應(yīng)12小時(shí)。反應(yīng)結(jié)束后，將反應(yīng)液冷卻后加入甲醇沉淀，抽濾，用蒸餾水反復(fù)沖洗，然后抽干得PVDF-g-PNIPAAm，放入烘箱60°C干燥至恒重待用。(3)手性分離用平板膜的制備將PVDF-g-PNIPAAm加入盛有DMF的容器中，質(zhì)量百分比濃度控制在20%，加入微凝膠，控制微凝膠與PVDF-PNIPAAm的質(zhì)量比為1: 5，最后加入致孔劑PEG，使PEG在混合液中的質(zhì)量百分比濃度為10%。在40°C條件下加熱、攪拌直至完全溶解，真空脫泡40分鐘得到鑄膜液。將鑄膜液傾于玻璃板上，用玻璃棒刮制成膜，浸入30°C的蒸餾水中凝固成形，待膜從玻璃板上成形脫落后，再放置蒸餾水中36小時(shí)，用蒸餾水洗凈即得到手性分離用平板膜。制得的氨基酸手性分離用平板膜選擇過(guò)載量(e. e. % )為19%，分離系數(shù)(a)為1. 5。實(shí)施例5 (I)搭三口燒瓶裝置，加入50ml經(jīng)除水處理的THF冷凝回流，在三口燒瓶中加入NIPAAm單體，使NIPAAm濃度為0. 125mol/L。按質(zhì)量比r為0. 2加入手性單體AAc-L-PheEt，以及0.1Og交聯(lián)劑MBAA后，在25°C下通氮?dú)鈹嚢?5分鐘，緩慢升溫至60°C，穩(wěn)定30分鐘，加入0. 05g引發(fā)劑偶氮二異丁腈(AIBN)，恒溫反應(yīng)8小時(shí)，反應(yīng)結(jié)束后，向反應(yīng)液加入石油醚沉淀，抽濾得到微凝膠P (NIPAAm-co-AAc-L-PheEt)，干燥后置于陰冷處保存。(2)溫敏成膜物質(zhì)的合成取IOg堿處理后的PVDF粉末加入三口燒瓶中，通氮?dú)?，加入PVDF質(zhì)量10倍的溶劑N，N- 二甲基甲酰胺(DMF)，于60°C水浴下加熱條件下攪拌溶解。在通氮?dú)獾那闆r下添加NIPAAm，控制PVDF與NIPAAm的質(zhì)量比為1: 0. 8，加入PVDF質(zhì)量2. 2%的引發(fā)劑AIBN，完全溶解后，再通氮?dú)?5分鐘，繼續(xù)攪拌反應(yīng)12小時(shí)。反應(yīng)結(jié)束后，將反應(yīng)液冷卻后加入甲醇沉淀，抽濾，用蒸餾水反復(fù)沖洗，然后抽干得PVDF-g-PNIPAAm，放入烘箱60°C干燥至恒重待用。(3)手性分離用平板膜的制備將PVDF-g-PNIPAAm加入盛有DMF的容器中，質(zhì)量百分比濃度控制在16%，加入微凝膠，控制微凝膠與PVDF-PNIPAAm的質(zhì)量比為1: 5，最后加入致孔劑PEG，使PEG在混合液中的質(zhì)量百分比濃度為10%。在40°C條件下加熱、攪拌直至完全溶解，真空脫泡40分鐘得到鑄膜液。將鑄膜液傾于玻璃板上，用玻璃棒刮制成膜，浸入30°C的蒸餾水中凝固成形，待膜從玻璃板上成形脫落后，再放置蒸餾水中36小時(shí)，用蒸餾水洗凈即得到手性分離用平板膜。制得的氨基酸手性分離用平板膜選擇過(guò)載量(e. e. % )為17%，分離系數(shù)(a)為1. 5。實(shí)施例6 (I)搭三口燒瓶裝置，加入50ml經(jīng)除水處理的THF冷凝回流，在三口燒瓶中加入NIPAAm單體，使NIPAAm濃度為0. 16mol/L。按質(zhì)量比r為0. 2加入手性單體AAc-L-PheEt，以及o. 18g交聯(lián)劑MBAA后，在30°C下通氮?dú)鈹嚢?0分鐘，緩慢升溫至55°C，穩(wěn)定40分鐘，加入0. 07g引發(fā)劑偶氮二異丁腈(AIBN)，恒溫反應(yīng)10小時(shí)，反應(yīng)結(jié)束后，向反應(yīng)液加入石油醚沉淀，抽濾得到微凝膠P (NIPAAm-co-AAc-L-PheEt)，干燥后置于陰冷處保存。(2)溫敏成膜物質(zhì)的合成取IOg堿處理后的PVDF粉末加入三口燒瓶中，通氮?dú)?，加入PVDF質(zhì)量12倍的溶劑N，N- 二甲基甲酰胺(DMF)，于70°C水浴下加熱條件下攪拌溶解。在通氮?dú)獾那闆r下添加NIPAAm，控制PVDF與NIPAAm的質(zhì)量比為1:1. 25，加入PVDF質(zhì)量2. 5%的引發(fā)劑AIBN，完全溶解后，再通氮?dú)?0分鐘，繼續(xù)攪拌反應(yīng)12小時(shí)。反應(yīng)結(jié)束后，將反應(yīng)液冷卻后加入甲醇沉淀，抽濾，用蒸餾水反復(fù)沖洗，然后抽干得PVDF-g-PNIPAAm，放入烘箱60°C干燥至恒重待用。(3)手性分離用平板膜的制備將PVDF-g-PNIPAAm加入盛有DMF的容器中，質(zhì)量百分比濃度控制在18%，加入微凝膠，控制微凝膠與PVDF-PNIPAAm的質(zhì)量比為1: 5，最后加入致孔劑PEG，使PEG在混合液中的質(zhì)量百分比濃度為10%。在40°C條件下加熱、攪拌直至完全溶解，真空脫泡40分鐘得到鑄膜液。將鑄膜液傾于玻璃板上，用玻璃棒刮制成膜，浸A 30°C的蒸餾水中凝固成形，待膜從玻璃板上成形脫落后，再放置蒸餾水中36小時(shí)，用蒸餾水洗凈即得到手性分離用平板膜。制得的氨基酸手性分離用平板膜選擇過(guò)載量(e. e. % )為15%，分離系數(shù)(a)為1. 5。
權(quán)利要求
1.一種氨基酸手性分離用平板膜的制備方法，包括如下步驟(1)手性溫敏共聚物微凝膠的合成JfL-Phe酯化生成L-苯丙氨酸乙酯鹽酸鹽(L-PheEt)，進(jìn)而與丙烯酰氯?；磻?yīng)合成手性單體N- (L-1-乙氧甲?；鵢2_苯基)丙烯酰胺(AAc-L-PheEt):搭三口燒瓶裝置，加入50ml經(jīng)除水處理的四氫呋喃(THF)冷凝回流，在三口燒瓶中加入NIPAAm單體，按質(zhì)量比r為O. 2加入手性單體AAc-L-PheEt，然后加入交聯(lián)劑MBAA后，在20 30°C下通氮?dú)鈹嚢?0 60分鐘，緩慢升溫至50 70°C，穩(wěn)定20 40分鐘，加入引發(fā)劑偶氮二異丁腈(AIBN)，恒溫反應(yīng)6 10小時(shí)，反應(yīng)結(jié)束后，向反應(yīng)液加入石油醚沉淀，抽濾得手性溫敏共聚物微凝膠P (NIPAAm-co-AAc-L-PheEt)，干燥后置于陰冷處保存；(2)溫敏成膜物質(zhì)的合成取IOg堿處理后的PVDF粉末加入三口燒瓶中，通氮?dú)?，加入PVDF質(zhì)量6 12倍的溶劑N，N-二甲基甲酰胺(DMF)，于50 80°C水浴下加熱條件下攪拌溶解，在通氮?dú)獾那闆r下添加NIPAAm和引發(fā)劑AIBN，完全溶解后，再通氮?dú)?0 20分鐘，繼續(xù)攪拌反應(yīng)8 12小時(shí)，反應(yīng)結(jié)束后，將反應(yīng)液冷卻后加入甲醇沉淀，抽濾，用蒸餾水反復(fù)沖洗，然后抽干得溫敏成膜物質(zhì)PVDF-g-PNIPAAm，放入烘箱60°C干燥至恒重待用；(3)手性分離用平板膜的制備將成膜物PVDF-g-PNIPAAm加入盛有DMF的容器中，加入微凝膠P (NIPAAm-co-AAc-L-PheEt)，最后加入致孔劑聚乙二醇(PEG)，在30 60°C條件下加熱、攪拌直至完全溶解，真空脫泡20 40分鐘得到鑄膜液，將鑄膜液傾于玻璃板上，用玻璃棒刮制成膜，浸入25 30°C的凝固浴蒸餾水中凝固成形，待膜從玻璃板上成形脫落后，再放置蒸餾水中浸泡18 36小時(shí)，用蒸餾水洗凈即得到手性分離用平板膜。
2.根據(jù)權(quán)利要求1一種氨基酸手性分離用平板膜的制備方法，其特征在于所述步驟(I)中在三口燒瓶中加入NIPAAm單體，使NIPAAm濃度為O.1 O. 18mol/L。
3.根據(jù)權(quán)利要求1一種氨基酸手性分離用平板膜的制備方法，其特征在于所述步驟(I)中交聯(lián)劑MBAA的添加量為O. 05 O. 20g。
4.根據(jù)權(quán)利要求1一種氨基酸手性分離用平板膜的制備方法，其特征在于所述步驟(1)中引發(fā)劑偶氮二異丁腈(AIBN)的添加量為0.04 0.08g。
5.根據(jù)權(quán)利要求1一種氨基酸手性分離用平板膜的制備方法，其特征在于所述步驟(2)中PVDF粉末與NIPAAm的質(zhì)量比為I (O. 5 1. 25)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1一種氨基酸手性分離用平板膜的制備方法，其特征在于所述步驟⑵中引發(fā)劑AIBN的添加量為PVDF質(zhì)量的I % 2.5%。
7.根據(jù)權(quán)利要求1一種氨基酸手性分離用平板膜的制備方法，其特征在于所述步驟(3)中將成膜物PVDF-g-PNIPAAm加入盛有DMF的容器中，質(zhì)量百分比濃度控制在15% 20%。
8.根據(jù)權(quán)利要求1一種氨基酸手性分離用平板膜的制備方法，其特征在于所述步驟⑶中微凝膠與PVDF-g-PNIPAAm的質(zhì)量比為1: 3 10。
9.根據(jù)權(quán)利要求1一種氨基酸手性分離用平板膜的制備方法，其特征在于所述步驟(3)中加入致孔劑聚乙二醇(PEG)，使PEG占混合液的質(zhì)量百分比濃度為5% 10%。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-9任意一項(xiàng)一種氨基酸手性分離用平板膜的制備方法制得的氨基酸手性分離用平板膜，其特征在于所述氨基酸手性分離用平板膜的制備方法包括如下步驟(1)手性溫敏共聚物微凝膠的合成JfL-Phe酯化生成L-苯丙氨酸乙酯鹽酸鹽(L-PheEt)，進(jìn)而與丙烯酰氯?；磻?yīng)合成手性單體N- (L-1-乙氧甲?；鵢2_苯基)丙烯酰胺(AAc-L-PheEt):搭三口燒瓶裝置，加入50ml經(jīng)除水處理的四氫呋喃(THF)冷凝回流，在三口燒瓶中加入NIPAAm單體，按質(zhì)量比r為O. 2加入手性單體AAc-L-PheEt，然后加入交聯(lián)劑MBAA后，在20 30°C下通氮?dú)鈹嚢?0 60分鐘，緩慢升溫至50 70°C，穩(wěn)定20 40分鐘，加入引發(fā)劑偶氮二異丁腈(AIBN)，恒溫反應(yīng)6 10小時(shí)，反應(yīng)結(jié)束后，向反應(yīng)液加入石油醚沉淀，抽濾得到手性溫敏共聚物微凝膠P (NIPAAm-co-AAc-L-PheEt)，干燥后置于陰冷處保存； (2)溫敏成膜物質(zhì)的合成取IOg堿處理后的PVDF粉末加入三口燒瓶中，通氮?dú)?，加入PVDF質(zhì)量6 12倍的溶劑N，N- 二甲基甲酰胺(DMF)，于50 80°C水浴下加熱條件下攪拌溶解，在通氮?dú)獾那闆r下添加NIPAAm和引發(fā)劑AIBN，完全溶解后，再通氮?dú)?0 20分鐘，繼續(xù)攪拌反應(yīng)8 12小時(shí)，反應(yīng)結(jié)束后，將反應(yīng)液冷卻后加入甲醇沉淀，抽濾，用蒸餾水反復(fù)沖洗，然后抽干得溫敏成膜物質(zhì)PVDF-g-PNIPAAm，放入烘箱60°C干燥至恒重待用； (3)手性分離用平板膜的制備將成膜物PVDF-g-PNIPAAm加入盛有DMF的容器中，力口入微凝膠P (NIPAAm-co-AAc-L-PheEt)，最后加入致孔劑聚乙二醇(PEG)，在30 60°C條件下加熱、攪拌直至完全溶解，真空脫泡20 40分鐘得到鑄膜液，將鑄膜液傾于玻璃板上，用玻璃棒刮制成膜，浸入25 30°C的凝固浴蒸餾水中凝固成形，待膜從玻璃板上成形脫落后，再放置蒸餾水中浸泡18 36小時(shí)，用蒸餾水洗凈即得到手性分離用平板膜。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種氨基酸手性分離用平板膜及其制備方法，涉及智能高分子材料領(lǐng)域。首先以L-苯丙氨酸(L-Phe)作為拆分對(duì)象，通過(guò)改性合成手性氨基酸單體，進(jìn)而與溫敏單體N-異丙基丙烯酰胺(NIPAAm)共聚，合成溫敏手性共聚物微凝膠P(NIPAAm-co-AAc-L-PheEt)；其次采用自由基共聚法將NIPAAm單體與聚偏氟乙烯(PVDF)接枝共聚，合成溫敏膜成膜基質(zhì)PVDF-g-PNIPAAm；最后將溫敏手性共聚物微凝膠與溫敏膜成膜基質(zhì)溶液共混，采用相轉(zhuǎn)化法制備具有手性識(shí)別和拆分功能，且可通過(guò)控制環(huán)境溫度變化實(shí)現(xiàn)L-Phe高效分離的苯丙氨酸手性分離用平板膜。本發(fā)明膜制備方法簡(jiǎn)單、不需要特殊設(shè)備、生產(chǎn)成本低、適于工業(yè)化應(yīng)用，所制備的平板膜選擇過(guò)載量(e.e.％)可達(dá)15％-25％，分離系數(shù)(α)可達(dá)到1.5-1.8。
文檔編號(hào)C07C227/34GK103007774SQ20121055511
公開(kāi)日2013年4月3日 申請(qǐng)日期2012年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月19日
發(fā)明者趙義平, 張強(qiáng), 李金苓, 王霞, 陳莉, 申向, 陳嬌嬌 申請(qǐng)人:天津工業(yè)大學(xué)