一種用于色氨酸手性拆分的β-環(huán)糊精固載纖維素膜的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種用于色氨酸手性拆分的β-環(huán)糊精固載纖維素膜的制備方法，纖維素膜由于其分子結(jié)構(gòu)本身具有較多可用于修飾的活性羥基并且便宜易得的優(yōu)點(diǎn)被選為基膜材料。將β-環(huán)糊精化學(xué)鍵合在0.22μm孔徑的纖維素膜上制得手性拆分膜。以外消旋色氨酸作為拆分對象，并對拆分效果進(jìn)行表征，多層過濾后改性濾膜對DL-色氨酸幾乎實(shí)現(xiàn)了完全拆分，獲得D-色氨酸溶液。手性膜在12h內(nèi)的拆分性能穩(wěn)定性RSD達(dá)到3.4％，穩(wěn)定性好?？蓮V泛應(yīng)用于化工醫(yī)藥分離領(lǐng)域。
【專利說明】—種用于色氨酸手性拆分的β-環(huán)糊精固載纖維素膜的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于色氨酸手性拆分膜的制備方法，通過合成和負(fù)載，制成用于手性拆分的膜，可廣泛應(yīng)用于化工醫(yī)藥分離領(lǐng)域。
技術(shù)背景
[0002]膜技術(shù)拆分法是利用膜內(nèi)或膜外所含有的特定分離功能位點(diǎn)來拆分混旋混合物的。膜技術(shù)拆分法具有能耗低、操作簡單、批處理量大、易連續(xù)操作、易工業(yè)放大、裝置設(shè)計(jì)與系統(tǒng)應(yīng)用靈活、大多數(shù)情況下是室溫操作等優(yōu)點(diǎn)。根據(jù)膜的形態(tài)將膜技術(shù)拆分法分為液膜拆分和固膜拆分兩種。手性液膜存在一個難以克服的共同缺點(diǎn)，即穩(wěn)定性較差，其工業(yè)應(yīng)用一直受到很大限制。手性拆分固膜穩(wěn)定性較好，因而成為膜法手性拆分的重點(diǎn)研究方向。手性固膜按膜材特性和制備工藝分為本體固膜、改性固膜、分子印跡固膜三類。本體固膜的膜材少，使用面窄。分子印跡膜專一性較強(qiáng)，每種分子印跡膜只能拆分一種手性物質(zhì)，制備過程復(fù)雜。而改性固膜的可設(shè)計(jì)性好，分離效率高，使用面廣，成為手性拆分固膜的重點(diǎn)研究方向。
[0003]β -環(huán)糊精作為手性選擇劑具有如下優(yōu)點(diǎn):已有大量文獻(xiàn)報(bào)道，β -環(huán)糊精及其衍生物成功分離的大量的手性物質(zhì)，是一種廣泛應(yīng)用的手性拆分劑；β -環(huán)糊精與手性物質(zhì)可以進(jìn)行可逆的反應(yīng)，反應(yīng)強(qiáng)度適當(dāng)；環(huán)糊精的酸堿穩(wěn)定性好。利用修飾反應(yīng)將環(huán)糊精固載到膜上面，利用膜分離進(jìn)行手性分離已經(jīng)引起了人們的注意。蘇彩蓮等以氧化鋁陶瓷膜為鈍化支撐，β -CD為手性選擇劑的固體膜，拆分對象為D，L-苯丙氨酸，將D-苯丙氨酸和L-苯丙氨酸分別經(jīng)膜過濾后利用UV判斷其對兩構(gòu)型截留差異初步判定所制備的膜對苯丙氨酸具有拆分作用(蘇彩蓮，戴榮繼，佟斌.環(huán)糊精修飾陶瓷管膜拆分氨基酸對映體.第二屆膜科學(xué)與技術(shù)報(bào)告會會議論文.2005，09);戴榮繼等以β_環(huán)糊精為手性選擇劑，陶瓷膜為基膜材料，環(huán)氧氯丙烷為交聯(lián)劑，拆分1-甲基_6，7- 二羥基-1，2，3，4，-四氫異喹啉所制備的膜隨滲透時間的延長，手性識別能力逐漸下降，約9h后才達(dá)到平衡，通過一個膜單元的滲透實(shí)驗(yàn)，使R-salsolinol相對S-Salsolinol的比例由原來的0.87變?yōu)?.55 (戴榮繼，蘇彩蓮，武海燕，鄧玉林.β -環(huán)糊精手性膜分離1-甲基_6，7丐二羥基-1，2，3，4，-四氫異喹啉.2008，06;北京理工大學(xué)學(xué)報(bào))。劉深等以β-CD為手性選擇劑，分別采用乙酸纖維素(CA)和海藻酸鈉(SA)為基膜材料，通過共混法制備CA/β-⑶、SA/β-⑶手性膜。用α-CD、芐基環(huán)糊精、對甲基苯磺酸環(huán)糊精、環(huán)糊精水溶性低聚物和2，4_ 二甲基β-CD與乙酸纖維素共混得到手性分離膜，色氨酸對映體分離率分別為6.57%,7.58%,7.85%,
8.02%,8.59%，苯丙氨酸對映體的分離率分別為7.68%,9.33%,9.07%,9.57%,9.85%。通過CA與β -CD反應(yīng)得到化學(xué)交聯(lián)膜，對色氨酸和苯丙氨酸進(jìn)行了拆分，其結(jié)果顯示:CA與β-⑶化學(xué)交聯(lián)膜對色氨酸和苯丙氨酸的最大分離率分別達(dá)到9.9%和10.9%。(劉深，金志敏，吳禮光；基于環(huán)糊精手性膜的制備及其對色氨酸、苯丙氨酸對映體的拆分碩士論文，浙江工業(yè)大學(xué)；2013年06月)。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明以商品化纖維素微濾膜為基膜材料，β -環(huán)糊精為手性選擇劑，戊二醛為交聯(lián)劑，將β_環(huán)糊精低聚物化學(xué)鍵合在纖維素微濾膜上，制成用于色氨酸手性拆分的膜。
[0005]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn):β -環(huán)糊精固載纖維素膜僅采用未衍生化的β_環(huán)糊精，簡化了制備過程。基膜材料為普通的纖維素微濾膜，節(jié)約了生產(chǎn)成本。β_環(huán)糊精固載纖維素膜增強(qiáng)了膜手性拆分穩(wěn)定性，避免了共混法制備的手性膜隨過濾的進(jìn)行而導(dǎo)致手性選擇劑的流失。
【具體實(shí)施方式】:
[0006]下面結(jié)合實(shí)施案例，說明本發(fā)明的特征:
[0007]首先通過以下步驟制備β_環(huán)糊精固載纖維素膜，然后表征和評價膜的拆分性倉泛。
[0008]制備β -環(huán)糊精固載纖維素膜的步驟如下:
[0009](I)膜預(yù)處理:將0.22 μ m纖維素濾膜放入60mL純凈水中浸泡lh，將純凈水倒出，
濾膜備用。
[0010](2)氧化反應(yīng):將濾膜放入燒杯，加入高碘酸溶液(0.25mM，5mL)，置于恒溫振蕩器(25°C,150r/min)中恒溫震蕩汍。
[0011](3)交聯(lián)固載反應(yīng):恒溫震蕩2h后，將燒杯中的高碘酸溶液倒出，用純凈水沖洗3次，將備用的含硫酸鈉(0.7M)、硫酸(0.09M)和β -環(huán)糊精(0.1mM)混合溶液倒入裝有濾膜的燒杯中，再將戊二醛溶液(0.1mM)在攪拌下逐漸滴加到上述混合溶液中，在恒溫振蕩器(50°C, 150r/min)中反應(yīng) 2h。
[0012](4)還原反應(yīng):恒溫震蕩2h后，將燒杯中的環(huán)糊精與戊二醛溶液倒出，用純凈水沖洗3次。將氰基硼氫化鈉(NaCNBH3)溶液(0.25mM)倒入裝有濾膜的燒杯中，在恒溫振蕩器(20°C，150r/min)中恒溫震蕩2h。
[0013](5)2h后將溶液倒出，用純凈水沖洗3次。膜置于水中，在冰箱中2°C儲存?zhèn)溆谩?br> [0014]性能表征:
[0015]通過掃描電鏡觀察纖維素膜橫切面(請見圖1)和β -環(huán)糊精固載纖維素膜的橫切面(請見圖2)，進(jìn)行對比后發(fā)現(xiàn)纖維素膜橫切面和β_環(huán)糊精固載纖維素膜的橫切面明顯不一樣，后者截面較粗糙，說明環(huán)糊精與戊二醛進(jìn)行交聯(lián)，環(huán)糊精聚合物固載在膜上。
[0016]拆分效果評價方法:
[0017]以外消旋色氨酸為拆分對象,外消旋色氨酸溶液(0.05g/L)在平板膜微型過濾裝置上以壓力驅(qū)動方式進(jìn)行多次單向恒流(0.lmL/min)過濾，該裝置有效過濾面積為36mm2。高效液相色譜(HPLC)用于監(jiān)測濾液中D-色氨酸與L-色氨酸的濃度及兩者濃度比，評價色氨酸溶液經(jīng)過手性膜多次過濾后的拆分效果(如圖3所示)。
[0018]手性拆分性能:
[0019](I)定性分析:由圖3可知隨著濾膜層數(shù)2、4、6、8、10、12、14的遞增，L-色氨酸的峰面積相對于原液中L-峰面積逐漸地變小，而D-色氨酸的峰面積基本不變。前后出峰的峰面積相差逐漸增大，過濾第14層后，L-色氨酸構(gòu)型體幾乎消失。這個現(xiàn)象可以說明L-色氨酸構(gòu)型體在拆分過程中容易被改性纖維素膜截留，而D-型體不易被截留，在壓力作用下隨著濾液流出，從而實(shí)現(xiàn)了色氨酸對映體的手性拆分，獲得僅含D-色氨酸溶液。
[0020](2)定量分析:把對映體過量值e.e.(% )作為參數(shù)進(jìn)行作圖4:
[0021]著過濾層數(shù)的增加，e.e.值線性增加。說明多層過濾后改性濾膜對DL-色氨酸幾乎實(shí)現(xiàn)了完全拆分，獲得僅含D-色氨酸溶液。
[0022]手性膜在12h內(nèi)的拆分性能重復(fù)性的RSD為3.4%，穩(wěn)定性較好。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1為纖維素膜橫截面電鏡圖
[0024]圖2為β -環(huán)糊精固載纖維素膜橫截面電鏡圖
[0025]圖3色氨酸溶液經(jīng)手性膜過濾后HPLC色譜圖
[0026]圖4對映體e.e.值與過濾層數(shù)關(guān)系曲線。
【權(quán)利要求】
1.本發(fā)明提供一種用于色氨酸手性拆分的β-環(huán)糊精固載纖維素膜的制備方法，該方法分以下步驟: (1)首先進(jìn)行膜預(yù)處理:將平均孔徑0.1-0.8 μ m纖維素濾膜放入純凈水中浸泡0.5-2小時； (2)將濾膜放入0.1-0.4mM高碘酸溶液中，15_40°C恒溫震蕩1_3小時； (3)用純凈水將膜洗凈，再將膜浸入備用的含0.35-1.7M硫酸鈉、0.028-1.9M硫酸和0.05-2.5πιΜβ -環(huán)糊精混合溶液中，再將0.03-0.15mM戊二醛溶液在攪拌下逐漸滴加到上述混合溶液中，在15_40°C恒溫震蕩反應(yīng)2-3小時； (4)還原反應(yīng):用純凈水將膜沖洗干凈后，將膜浸入0.1-0.4mM氰基硼氫化鈉溶液中，15-40°C恒溫震蕩2h ； (5)用純凈水將膜洗凈后置于水中，在1_5°C條件下儲存。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于色氨酸手性拆分的β_環(huán)糊精固載纖維素膜的制備方法，其特征在于所述的β-環(huán)糊精固載纖維素膜僅采用未衍生化β-環(huán)糊精，簡化了制備過程。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于色氨酸手性拆分的β_環(huán)糊精固載纖維素膜的制備方法，其特征在于所述的基膜材料為普通的纖維素微濾膜，節(jié)約了生產(chǎn)成本。
【文檔編號】B01D67/00GK104001431SQ201410102991
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2014年3月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月20日
【發(fā)明者】季一兵, 郝單單, 陳建秋 申請人:中國藥科大學(xué)