專利名稱：一種具有支鏈結(jié)構(gòu)的溫度響應(yīng)型手性高分子水凝膠的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種智能型高分子材料，具體為一種支鏈含有L-氨基酸基團(tuán)的溫度響應(yīng)型手性高分子水凝膠。該凝膠在溫度升至某一臨界溫度以上時(shí)收縮，溫度恢復(fù)時(shí)又膨脹恢復(fù)，同時(shí)由于該凝膠含有L-氨基酸手性基團(tuán)，因此具有識別、吸附手性分子的功能，是一種潛在的手性拆分材料。
背景技術(shù)：
隨著對手性藥物研究的深入，新型手性制備技術(shù)開發(fā)受到廣泛關(guān)注。目前手性藥物制備主要有三種途徑從天然 產(chǎn)物中提取、不對稱合成法以及外消旋體拆分法。其中，提取法常常受到自然資源限制，難以獲得大量的低價(jià)藥物；不對稱化學(xué)合成所得產(chǎn)物的旋光純度較低，且試劑大多昂貴，步驟繁瑣，因而在工業(yè)推廣上也受到一定的限制。相比之下，拆分法成本較低，應(yīng)用廣泛，大約有65%的非天然手性藥物是由外消旋體或中間產(chǎn)物拆分得到的，該方法具有對映體純度高、經(jīng)濟(jì)實(shí)用和易于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化的優(yōu)點(diǎn)，是最有希望、最有前途的獲得手性藥物的方法。近年來，手性材料的發(fā)展大大推進(jìn)了手性拆分技術(shù)的進(jìn)步，許多高效快捷的手性拆分技術(shù)依賴于高性能手性材料，例如手性固定相、手性膜、手性分子印跡聚合物等等。同時(shí)，為了提高材料的適用性和識別性能，將手性材料智能化成為該領(lǐng)域又一新的發(fā)展趨勢。智能型水凝膠是一類對外界刺激例如溫度、PH值、溶劑、離子濃度、光、電場、磁場等的變化能產(chǎn)生響應(yīng)性的水凝膠，是一種新型智能材料。其良好的生物親和性和環(huán)境響應(yīng)性使得智能型水凝膠在組織工程、生物分離、固定化酶和藥物緩/控釋等方面具有很好的應(yīng)用前景。其中對于溫度敏感性凝膠的研究最多，例如典型的溫度敏感性材料聚N-異丙基丙烯酰胺(PNIPAam)，它具有低臨界溶解溫度LCST ( 32. (TC )。當(dāng)溫度低于32. (TC時(shí)，凝膠的大分子鏈水合而伸展，凝膠吸水溶脹；當(dāng)溫度高于32. (TC時(shí)，凝膠發(fā)生急劇的脫水合作用。導(dǎo)致這種現(xiàn)象的原因，一般認(rèn)為與“疏水/親水平衡”有關(guān)。溫敏凝膠具有一定比例的疏水基團(tuán)(例如異丙基)和親水基團(tuán)(例如酰胺基團(tuán))，低溫時(shí)，由于酰胺基與水發(fā)生氫鍵作用，而使高分子鏈延展，凝膠呈現(xiàn)溶脹狀態(tài)。當(dāng)溫度升高時(shí)，聚合物與溶劑之間的氫鍵被破壞，聚合物之間的疏水相互作用增強(qiáng)，從而使凝膠收縮，發(fā)生體積相變。這一特殊性質(zhì)使得PNIPAam等溫敏材料在生物分離領(lǐng)域備受重視，并由于其具有操作簡便、分離條件溫和、可重復(fù)使用和批處理量大而受到人們的青睞。目前，已有研究將PNIPAam的溫敏性用于手性拆分，例如將其涂敷或通過共價(jià)鍵接枝到手性固定相表面，或修飾手性膜的膜孔。利用PNIPAam在LCST附近伸展或收縮的構(gòu)象變化來調(diào)控手性識別材料對手性藥物對映異構(gòu)體的結(jié)合能力，從而更好地分離手性藥物分子。然而，將智能凝膠作為固相萃取劑來進(jìn)行手性分離的報(bào)道目前還很少。然而，傳統(tǒng)的宏觀凝膠具有響應(yīng)速度慢的缺陷，這是因?yàn)閭鹘y(tǒng)型凝膠的溶脹和收縮都是通過溶液在自身網(wǎng)絡(luò)間擴(kuò)散程度來決定的。響應(yīng)速度太慢對凝膠應(yīng)用有很大影響。目前，改善凝膠的響應(yīng)性能的方法主要有三種(I)使用孔結(jié)構(gòu)；(2)在凝膠中引入柔性鏈；(3)制備微水凝膠。本發(fā)明所設(shè)計(jì)的具有支鏈結(jié)構(gòu)的手性溫敏凝膠就是根據(jù)第二個(gè)方法，將手性識別基團(tuán)通過柔性支鏈與溫敏性聚合物単體共聚。由于該凝膠具有可以自由活動(dòng)的末端，當(dāng)外界溫度條件變化時(shí)，柔性支鏈會(huì)牽動(dòng)整個(gè)大分子網(wǎng)絡(luò)對外界變化進(jìn)行響應(yīng)，在短時(shí)間內(nèi)達(dá)到溶脹-收縮平衡，從而使改性后的凝膠具有更好的敏感性。不僅如此，由于手性識別基團(tuán)通過支鏈與凝膠高分子鏈連接，空間自由度大大增加，會(huì)更有利于手性吸附和拆分。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明擬解決的技術(shù)問題是，在溫度敏感型水凝膠的分子鏈中引入含有L-氨基酸基團(tuán)的支鏈，從而提供一種兼具手性識別和溫度響應(yīng)型高分子水凝膠。這種凝膠可被用作固相萃取劑，可通過外界環(huán)境變化調(diào)節(jié)其內(nèi)部孔隙的大小和形態(tài)，進(jìn)而調(diào)節(jié)手性識別單元與被分離物質(zhì)之間的識別、吸附等相互作用，從而實(shí)現(xiàn)手性拆分功能，因此是ー種潛在的手性拆分材料。本發(fā)明所制備的ー種具有支鏈結(jié)構(gòu)的手性溫敏水凝膠，由結(jié)構(gòu)如M1所示的手性單體和如M2所示的烷基丙烯酰胺類高分子單體構(gòu)成。
權(quán)利要求
1.一種具有支鏈結(jié)構(gòu)的溫度響應(yīng)型手性高分子水凝膠，由手性單體M1和具有溫度敏感特性的烷基丙烯酰胺M2構(gòu)成，二者用量的質(zhì)量百分比為=M1 M2 = 5 25 95 75;所述手性單體M1和具有溫度敏感特性的烷基丙烯酰胺M2以及具有支鏈結(jié)構(gòu)的溫度響應(yīng)型手性高分子水凝膠結(jié)構(gòu)式如下
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的具有支鏈結(jié)構(gòu)的溫度響應(yīng)型手性高分子水凝膠，其特征在于制備手性單體M1的L-氨基酸具體為L-亮氨酸(L-Leu)、L_色氨酸(L-Trp)、L_苯丙氨酸(L-Phe)中的一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的具有支鏈結(jié)構(gòu)的溫度響應(yīng)型手性高分子水凝膠，其特征在于手性單體乂中柔性支鏈結(jié)構(gòu)由碳數(shù)為2 6的末端羥基取代的伯胺構(gòu)成，具體為乙醇胺、3-羥基丙胺、4-羥基丁胺、5-羥基戊胺或6-羥基己胺中的一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的具有支鏈結(jié)構(gòu)的溫度響應(yīng)型手性高分子水凝膠，其特征在于所述溫敏性單體M2為N-異丙基丙烯酰胺、異丙基甲基丙烯酰胺、N, N,-雙乙基丙烯酰胺或N，N’ -雙乙基甲基丙烯酰胺中的一種。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的具有支鏈結(jié)構(gòu)的溫度響應(yīng)型手性高分子水凝膠，其特征在于該凝膠具有如下低臨界溶解溫度為27. I 31. 3°C。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的具有支鏈結(jié)構(gòu)的溫度響應(yīng)型手性高分子水凝膠，其特征在于該凝膠同時(shí)具有溫敏性和手性識別性。
7.權(quán)利要求I所述的具有支鏈結(jié)構(gòu)的溫度響應(yīng)型手性高分子水凝膠的制備方法，其特征在于手性單體M1和烷基丙烯酰胺M2按質(zhì)量比為5 25 95 75在無氧條件下于無水乙醇中進(jìn)行自由基共聚反應(yīng)得到。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的具有支鏈結(jié)構(gòu)的溫度響應(yīng)型手性高分子水凝膠在手性藥物拆分中應(yīng)用。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種具有支鏈結(jié)構(gòu)的溫度響應(yīng)型手性高分子水凝膠及其制備方法。所述水凝膠由含有L-氨基酸基團(tuán)和碳數(shù)為2～6的柔性支鏈的手性單體M1和具有溫度敏感特性的烷基丙烯酰胺M2構(gòu)成，二者用量的質(zhì)量百分比為M1∶M2＝5～25∶95～75。本制備方法是以L-氨基酸為原料進(jìn)行酯化，再與丙烯酸縮合制備手性單體M1，然后在無氧條件下將M1和M2溶于無水乙醇中進(jìn)行自由基共聚反應(yīng)得到。本發(fā)明具有工藝方法簡單，成本低廉，便于工業(yè)化推廣應(yīng)用等優(yōu)點(diǎn)；該水凝膠的溫敏性和手性分離效率可通過改變溫度、投料比、交聯(lián)劑用量和原料來調(diào)節(jié)，可以用于手性化合物的分離研究。
文檔編號C08F220/54GK102627723SQ201210099399
公開日2012年8月8日 申請日期2012年4月9日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月9日
發(fā)明者任絨絨, 侯藺桐, 傅新蕾, 張丹丹, 蔣奕, 陳嬌嬌, 馬利霞 申請人:天津工業(yè)大學(xué)