一種基于計(jì)算機(jī)模擬的齊墩果酸分子印跡聚合物及其制備方法、用圖
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于高分子材料領(lǐng)域，具體設(shè)及一種齊墳果酸分子印跡聚合物制備方法及 用途。
【背景技術(shù)】
[0002] 齊墳果酸（Oleanolicacid, 0A)是一種五環(huán)Ξ祗類化合物，廣泛分布于大約60 個科190種植物中。藥理學(xué)研究證明0A具有保肝、降血脂、誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞調(diào)亡、抗氧化、抗 炎、降糖等多種藥理活性，具有較高臨床應(yīng)用前景。
[0003] 由于齊墳果酸結(jié)構(gòu)復(fù)雜，難W用合成法獲得，所W從植物中提取是目前獲得齊墳 果酸的常用制備方法。傳統(tǒng)的提取(有機(jī)溶劑浸提、超臨界流體萃取、微波輔助提取和超聲 輔助提?。┖头蛛x純化方法(硅膠柱層析、酸堿沉淀和氯仿萃?。┐嬖谥袡C(jī)溶劑用量大、分 離效率低、溶劑殘留嚴(yán)重、污染環(huán)境、產(chǎn)物純度低和高勞動強(qiáng)度等不足。
[0004] 分子印跡聚合物（mole州larlyimprintedpolymers,MIPS)是通過分子印跡技 術(shù)制備的對特定目標(biāo)分子具有選擇性識別的聚合物材料。MIPS具有與目標(biāo)分子空間結(jié)構(gòu)互 補(bǔ)，官能團(tuán)相互作用（氨鍵、離子或范德華力等）的聚合孔穴，對目標(biāo)分子具有特異性的識別 能力。由于MIPS具有制備簡單、物理化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、容易保存、可反復(fù)使用等優(yōu)點(diǎn)，在固相 萃取領(lǐng)域展現(xiàn)出良好的應(yīng)用前景。
[0005] 經(jīng)現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)的檢索發(fā)現(xiàn)，Zhang等在《Electroanalysis》2011, 23, 2446 -2455 上發(fā)表的文章"APolypyrrole-ImprintedElectrochemicalSensorBasedon Nan〇-Sn02/MultiwalledCarbonNanotubesFilmModifiedCarbonElectrodeforthe DeterminationofOleanolicAcid"中制備了齊墳果酸分子印跡傳感器，用W檢測實(shí)際 樣品中齊墳果酸，但是此方法只適合用于檢測，不能滿足樣品中齊墳果酸的提取和純化需 求。張輝（山東農(nóng)業(yè)大學(xué)碩±論文，2014年）采用本體聚合方法制備了 0A分子印跡聚合 物，用于提取木瓜中的0A，但本體聚合法存在后處理過程繁雜、產(chǎn)率低、模板去除困難、產(chǎn) 物形狀不規(guī)則等缺點(diǎn)；且影響聚合物吸附性能，制備的MIPS對0A的吸附容量僅為1. 19 mg/g。周玲（中山大學(xué)碩±論文，2014年）采用表面聚合方法制備了OA-MIPs，作為固相吸 附劑應(yīng)用于提取女貞葉中的0A，雖然提高了吸附量，但存在高的非特異性吸附（12. 5mg/ 邑）。Qien等在《Talanta，2012, 99, 959-965》中公布的"Molecularlyimprintedpolymers b曰sedonmulti-w曰liedc曰rbonη曰notubesforselectivesolid-phaseextr曰ctionof oleanolicacidfromtherootsofkiwifruitsamples" -文中，利用多壁碳納米管制 備了OA-MIPs，并應(yīng)用于提取雜猴桃中的0A，同樣存在高的非特異性吸附等缺點(diǎn)（15. 9mg/ g)。Zhang等在《Sep.化rif.Technolo., 2011, 81, 411-417》公布了W〇A為模板、丙締 酷胺為單體、EGDM為交聯(lián)劑，采用沉淀聚合方法制備了 0A-MIPs，MIPs和NIPs的吸附量分 別約為8. 61mg/g和1. 78mg/g，但是在OA-MIPs制備中采用了氯仿和甲醇（3:1，v/v)作為 致孔劑，導(dǎo)致產(chǎn)物的形狀不規(guī)則，不適合作為作為填料裝柱使用。另外，W上方法在MIPS制 備過程中多采用傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)方法去選擇單體、溶劑及用量，實(shí)驗(yàn)針對性和預(yù)見性差，工作量 大、制備效率低，而且缺乏對聚合機(jī)理的認(rèn)識。
[0006] 通過計(jì)算機(jī)模擬取代部分常規(guī)的實(shí)驗(yàn)，可大大減少合成條件的實(shí)驗(yàn)次數(shù)，減少不 必要的試劑和人工消耗，對于提高M(jìn)IP的研發(fā)效率，W及MIP的親和性和選擇性都具有指導(dǎo) 作用。目前經(jīng)檢索有關(guān)于基于計(jì)算機(jī)模擬的0A分子印跡聚合物制備的報(bào)道。如李敏婷在 《計(jì)算機(jī)與應(yīng)用化學(xué)》2014, 31，541-546中發(fā)表的文章"齊墳果酸分子印跡聚合物的計(jì)算機(jī) 模擬、制備及吸附性能研究"，但是他僅利用計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)篩選了功能單體，而模板與功 能單體的摩爾比W及致孔劑的選擇沒有設(shè)及。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 要解決的技術(shù)問題：現(xiàn)有的齊墳果酸（0A)印跡聚合物的制備方法中針對性和預(yù) 見性差、工作量大、制備效率低，本發(fā)明的目的是提供一種計(jì)算機(jī)模擬的0A分子印跡聚合 物及其制備方法、用途，從而理論指導(dǎo)MIP制備條件的篩選，提高印跡工作效率及MIPS的吸 附性能。
[0008] 本發(fā)明的另一個目的是提供一種制備簡單、單分散性好、粒徑均一印跡聚合物微 球的制備方法，克服現(xiàn)有分離純化技術(shù)的不足，使其能夠簡單、快速、特異性地吸附0A，實(shí)現(xiàn) 對0A的選擇性分離和高效富集。
[0009] 技術(shù)方案：針對上述問題，本發(fā)明公開了一種基于計(jì)算機(jī)模擬的齊墳果酸分子印 跡聚合物及其制備方法、用途，所述的基于計(jì)算機(jī)模擬的齊墳果酸分子印跡聚合物的制備 方法包括下述步驟： 步驟1 :計(jì)算機(jī)模擬齊墳果酸分子印跡聚合物預(yù)組裝體系： W齊墳果酸（0A)為模板分子，分別Wα-甲基丙締酸（MAA)、4-乙締基化晚（4-V巧為 功能單體，乙臘、氯仿和四氨巧喃為致孔劑，運(yùn)用量子化學(xué)方法模擬模板分子與不同功能單 體的分子印跡聚合物預(yù)組裝體系的構(gòu)型、能量及復(fù)合反應(yīng)的結(jié)合能A僅W及單體與模板分 子在不同溶劑中的溶劑化能； 步驟2 :印跡聚合物的制備 參考步驟1的計(jì)算結(jié)果，將齊墳果酸和功能單體溶于致孔劑中充分混合，室溫下靜置 4~她，得預(yù)聚合物；向預(yù)聚合物中加入交聯(lián)劑和引發(fā)劑，混合后氮吹5~lOmin，密封，于 60~70 °C下聚合20~30h，得聚合物微球； 步驟3 :模板分子的洗脫： 將步驟2制備的印跡聚合物置于索式抽提器中，用體積比為8 : 2的甲醇與乙酸的混 合溶液洗脫12~2地，直至洗脫液中沒有齊墳果酸為止，再用甲醇洗涂除去殘留的乙酸； 步驟4 :印跡聚合物的干燥： 將步驟3所得的洗脫后聚合物在40~50°C下真空干燥，得齊墳果酸分子印跡聚合物。
[0010] 優(yōu)選的，所述的步驟1中，模擬所用的軟件為Gaussian09,模板和功能單體分子 的氣相幾何構(gòu)型優(yōu)化、溶劑化能計(jì)算均使用密度泛函b31yp2,在6-31G(d)3基組下進(jìn)行；模 板與功能單體相互作用的結(jié)合能采用密度泛函b31yp在6-311++g(d,P)基組水平計(jì)算。
[0011] 優(yōu)選的，所述的步驟2中，所述的功能單體為α-甲基丙締酸（MA)，模板與功能單 體的摩爾比為1:4~1:5 ;交聯(lián)劑為摩爾比4:1的二乙締基苯（DVB)和二甲基丙締酸乙二醇 醋（EGDMA)，單體與交聯(lián)劑的摩爾比為1:4~1:6 ;引發(fā)劑為偶氮二異下臘(AIBN)，引發(fā)劑 的量為單體和交聯(lián)劑總質(zhì)量的2%~4% ;致孔劑為乙臘+乙醇，其體積比為3:1，所述致孔劑 的體積為總反應(yīng)體系體積的16~24倍。
[0012] 根據(jù)W上任一所述的一種基于計(jì)算機(jī)模擬的齊墳果酸分子印跡聚合物的制備方 法制備得到的齊墳果酸分子印跡聚合物。
[0013] 根據(jù)W上所述的齊墳果酸分子印跡聚合物在齊墳果酸制備過程中的用途。
[0014] 有益效果：通過計(jì)算機(jī)模擬取代部分常規(guī)的實(shí)驗(yàn)嘗試，可W大大減少摸索合成條 件的實(shí)驗(yàn)次數(shù)和不必要的試劑和人工消耗，提高分子印跡聚合物的研發(fā)效率和吸附性能， 并有助于掲示分子印跡聚合物識別原理。
【附圖說明】
[0015] 圖1為本發(fā)明制備的齊墳果酸分子印跡聚合物的原理圖； 圖2為實(shí)施例1采用計(jì)算模擬得到的模板（0A)與功能單體分子（MAA, 4-VP)的優(yōu)化構(gòu) 型圖. 圖3為模板與功能單體分子的NB0電荷分布圖； 圖4為實(shí)施例1采用計(jì)算模擬計(jì)算得到的模板（0A)與單體(M、4-VP)W1:1摩爾比形 成的復(fù)合物構(gòu)型； 圖5為實(shí)施例1中采用計(jì)算機(jī)模擬計(jì)算得到的0A與4-VP的1:2復(fù)合物0A-2VP結(jié)構(gòu) (a);M自身締合結(jié)構(gòu)：2M-1 (b)，2M-2 (C); 圖6為實(shí)施例1中制備的印跡聚合物紅外光譜圖.（a)齊墳果酸紅外光譜圖；(b)MIP紅外光譜圖；（C)MIP洗脫模板后的紅外光譜圖；（d)NIP紅外光譜圖； 圖7為實(shí)施例1制備的分子印跡聚合物的表觀形態(tài)掃描電鏡圖； 圖8為實(shí)施例1制備的分子印跡聚合物的粒徑分布圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016] 本發(fā)明技術(shù)方案不局限于一下所列舉具體實(shí)施案例，還包括各具體實(shí)施案例的任 意組合。
[0017] 實(shí)施例1 (1)分子印跡聚合物預(yù)組裝體系的模擬 (a) 利用Gaussian軟件，使用密度泛函方法b31yp，在6-31G(d)級別下對模板分子和 功能單體的氣相幾何構(gòu)型優(yōu)化，確定每個優(yōu)化的結(jié)構(gòu)是極小點(diǎn)，對計(jì)算的分子結(jié)構(gòu)進(jìn)行頻 率分析，所有分子均無虛頻；Ξ個分子的優(yōu)化結(jié)構(gòu)如圖2所示； (b) 在同一水平下，計(jì)算了分子的NB0電荷分布，用于分析模板和功能單體的可能結(jié)合 位點(diǎn)，Ξ個分子的電荷分布見圖3。0A中含有一個簇基和一個徑基，兩個基團(tuán)中的兩個Η原 子和Ξ個0原子可分別作為質(zhì)子給體和受體與功能單體中形成氨鍵。功能單體ΜΑ含有一 個簇基基團(tuán)，簇基Η電荷為0. 5,且簇基上兩個氧原子的電荷分別為-0. 60和-0. 71，表明該 功能單體不僅可W作為氨鍵供體或氨鍵受體與模板分子形成氨鍵，并且該功能分子可W通 過自身分子間作用形成氨鍵；4-VP分子化晚環(huán)上的Ν原子電荷數(shù)為-0. 45,可作為氨鍵受體 與模板結(jié)合形成氨鍵。
[0018] (c)采用ONIOM方法優(yōu)化模板與功能單體相互作用組成的復(fù)合體系的結(jié)構(gòu)并計(jì)算 其能量，通過結(jié)合能^巧t較模板和功能單體相互作用強(qiáng)弱，選擇功能單體；模型采用密度 泛函b31yp方法在6-311++g化P)基組水平計(jì)算；采用半經(jīng)驗(yàn)方法PM3來處理；結(jié)合能 的計(jì)算如式（2)所示：
(2) 式中，為mplex為復(fù)合物能量，媒mplate為模板能量，成?mer為功能單體能量； 齊墳果酸與各功能單體W1:1摩爾比形成的復(fù)合物構(gòu)型見圖4, 0A可與MAA有四種氨 鍵作用，從而生成四種復(fù)合物，其中MAA簇基與0A簇基形成0A/-MAA-1復(fù)合物有2個氨鍵 作用位點(diǎn)，因此形成的氨鍵作用力最強(qiáng)，結(jié)合能最高，復(fù)合物最穩(wěn)定。4-VP與0A在1:1摩爾 時可形成兩種氨鍵復(fù)合物。當(dāng)4-VP與0AW2:1的摩爾比反應(yīng)時，可W形成1種構(gòu)象(見圖 5)，該復(fù)合物的結(jié)合能為-68.93kj/mol(見表1)，說明復(fù)合物在構(gòu)象理論上是穩(wěn)定的。而 MAA與0AW2:1的摩爾比反應(yīng)時，2個MAA分子可W通過分子間氨鍵作用結(jié)合在一起，易發(fā) 生自身分子締合。（見圖5)。 陽019] 表1. 0NI0M(；b31yp/6-