6-羥基煙酸分子印跡聚合物及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及分子印跡技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種6-羥基煙酸分子印跡聚合物及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]分子印跡聚合物(Molecularlmprintingpolymers, MIPs)是一種對(duì)特定目標(biāo)分子具有專一識(shí)別性能的新材料，基于分子印跡技術(shù)制備的分子印跡聚合物材料具有選擇性高、穩(wěn)定性好、使用壽命長(zhǎng)、應(yīng)用范圍廣且制備成本低等優(yōu)點(diǎn)，從而在分離純化、免疫測(cè)定、生物傳感、環(huán)境分析、藥物控釋等領(lǐng)域顯示出了廣闊的應(yīng)用前景。近年來，分子印跡技術(shù)在食品檢測(cè)中的應(yīng)用也日益受到關(guān)注和重視。
[0003]所謂“分子印跡聚合物”，系利用類似模板聚合的方法，將不參與聚合反應(yīng)的印跡分子或模板分子加入到聚合體系中，進(jìn)行聚合反應(yīng)后，洗去印跡分子，形成帶有印跡分子信息的空穴或印跡，從而能形成對(duì)印跡分子具有識(shí)別能力分聚合物材料。早在1977年，Wulff等就報(bào)道了以ct -2D2甘露吡喃糖苷為模板制備的MIPs作為HPLC固定相拆分其外消旋體，雖然最初的分離結(jié)果并不理想，但后來通過改變色譜操作條件，達(dá)到了外消旋體的完全拆分。隨后MIPs作為色譜固定相的研究越來越受到重視。MIPs作為色譜固定相應(yīng)用于手性藥物分離更是引人注目，因?yàn)椴鸱趾铣伤幬镆恢笔侵扑幑I(yè)中的一大難題。目前手性藥物分離的主要方法是色譜法，而色譜中使用的手性固定相一般為帶有固定化的手性基團(tuán)，如手性的有機(jī)小分子，蛋白質(zhì)大分子等。這些普通手性固定相雖然能將一對(duì)異構(gòu)體完全分開，但難以預(yù)測(cè)其洗脫順序，與普通手性固定相相比，MIPs具有高度預(yù)定的選擇性。以某一對(duì)映體作模板分子制備的MIPs，對(duì)此異構(gòu)體的保留時(shí)間最長(zhǎng)，最后被洗脫，因此以MIPs作為手性固定相用于色譜拆分手性藥物，不僅可以完全分離一對(duì)異構(gòu)體，同時(shí)可預(yù)測(cè)手性物的洗脫順序，于是省去了測(cè)定洗脫物手性的過程。
[0004]6-羥基煙酸是醫(yī)藥中間體，是吡啶衍生物中重要的合成煙堿類殺蟲劑的中間體.是一種重要的化學(xué)中間體，它可以生產(chǎn)一些重要的藥物和殺蟲劑。在化學(xué)農(nóng)藥的最新的發(fā)展中，含氮的雜環(huán)化合物類的農(nóng)藥在農(nóng)藥占據(jù)了主要的地位，以吡蟲啉、吡蟲清為代表的吡啶甲胺類農(nóng)藥具有高效、廣譜、低毒的特點(diǎn)，已是當(dāng)今新農(nóng)藥開發(fā)的重點(diǎn)，而羥基煙酸是合成吡啶甲胺類農(nóng)藥的重要中間體。同時(shí)羥基煙酸也廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥和染料、材料的合成。在材料領(lǐng)域，羥基煙酸可以與硅反應(yīng)生成一種發(fā)冷光的材料。
[0005]迄今為止，尚未見關(guān)于采用在二氧化硅表面鍵合原子轉(zhuǎn)移自由基(ATRP)引發(fā)劑在硅球表面接枝納米尺度的分子印跡聚合物層的方法制6-羥基煙酸的分子印跡聚合物的以及將其用作為固相萃取材料或色譜柱填料。
[0006]近年來，在高分子化學(xué)和材料科學(xué)中發(fā)展了一種以分子自組裝技術(shù)為基礎(chǔ)，在固體表面形成高密度、具有聚合反應(yīng)引發(fā)點(diǎn)的分子層，并可引發(fā)聚合反應(yīng)，制備高密度聚合物薄層的原子轉(zhuǎn)移自由基聚合法(atomtransferradicalpolymerizat1n,ATRP)。這種新的合成技術(shù)具有聚合物鏈段可以控制、修飾密度高等優(yōu)點(diǎn)，為克服現(xiàn)有MIPs及其制備技術(shù)存在的缺陷提供了可能。
[0007]采用ATRP技術(shù)，已經(jīng)在有機(jī)和無機(jī)材料等許多固體基底表面上修飾了 “聚合物分子刷”，合成了許多功能材料。盡管用ATRP技術(shù)制備分離材料的研究才剛起步，但已經(jīng)表現(xiàn)出了優(yōu)異的應(yīng)用潛力。
[0008]ATRP是由引發(fā)劑(如烷基鹵代物RX)、催化劑(最常用的是過渡金屬鹵化物CuBr，CuCl)和絡(luò)合配位體(如聯(lián)吡啶、五甲基二乙烯三胺等)所組成的活性聚合體系，聚合條件溫和，適用單體廣，為無機(jī)粒子表面接枝提供了一種強(qiáng)有力的工具。
[0009]常用的分子印跡聚合物的制備方法有以下優(yōu)缺點(diǎn)。優(yōu)點(diǎn):大多數(shù)分子印跡聚合物仍以本體聚合和溶液聚合為主，所得印跡材料通常為塊狀，雖然它具有操作簡(jiǎn)便、裝置簡(jiǎn)單，普適性強(qiáng)，但通常存在以下問題。
[0010](1)研磨過程可控性差，不可避免地產(chǎn)生一些不規(guī)則粒子，同時(shí)破壞部分印跡點(diǎn)。經(jīng)篩分后獲得的粒子一般低于制備總量的50%，造成明顯的浪費(fèi)，尤其對(duì)于昂貴的模板分子和功能單體來說，更難于承受。
[0011](2)由于所制備的是高度交聯(lián)的聚合物網(wǎng)絡(luò)，致使其內(nèi)部模板分子的洗脫比較困難。殘留的模板分子在使用過程中發(fā)生緩慢脫吸，這將給痕量分析等應(yīng)用帶來較大誤差。
[0012](3)印跡位點(diǎn)分布不均一，相當(dāng)一部分處于聚合物顆粒深部的孔壁上，受擴(kuò)散速度及位阻效應(yīng)影響，這部分印跡位點(diǎn)的可接近性差，再結(jié)合模板分子的速率慢，降低跡位點(diǎn)的利用率。尤其對(duì)生物大分子而言，其影響更為嚴(yán)重。若用作為色譜柱填料，會(huì)產(chǎn)生柱子滲透性差、柱壓高和分離度降低的問題。
[0013]為了解決傳統(tǒng)印跡方法的缺陷，并適應(yīng)于高效分離和不同的使用目的，近年來又陸續(xù)出現(xiàn)了球形、膜以及整體柱分子印跡聚合物等新的MIPs制備方法。
[0014]其中，表面分子印跡技術(shù)得到迅速發(fā)展。表面分子印跡就是把幾乎所有的結(jié)合位點(diǎn)局限在具有良好可接近性的表面上，來提高識(shí)別位點(diǎn)與印跡分子的結(jié)合速度，進(jìn)一步加強(qiáng)印跡材料吸附分離效率的分子印跡技術(shù)。
[0015]因此，一種利用表面分子印跡技術(shù)制備6-羥基煙酸分子印跡聚合物及其方法，特別是一種采用在二氧化硅表面鍵合原子轉(zhuǎn)移自由基(ATRP)引發(fā)劑在硅球表面接枝納米尺度的分子印跡聚合物層的方法制備6-羥基煙酸的分子印跡聚合物及其制備方法就被提出。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0016]有鑒于此，本發(fā)明提供一種6-羥基煙酸分子印跡聚合物及其制備方法，利用原子轉(zhuǎn)移自由基聚合(ATRP)技術(shù)在二氧化硅微球表面上制備出對(duì)6-羥基煙酸及其結(jié)構(gòu)類似物具有分子識(shí)別能力的可控納米尺度薄層分子印跡聚合物，并將其作為固相萃取或高效色譜分離材料。
[0017]本發(fā)明中的6-羥基煙酸分子印跡聚合物的制備方法，包括如下步驟:
硅膠的活化:
選取規(guī)格為5?10 μ m的商品娃球，然后稱取2?10g商品娃球于100?500mL塑料瓶中，加入80?100mL10%的鹽酸水溶液，放在70?80°C恒溫水浴鍋中回流22?24h ；將回流之后的硅膠倒置在20?30mLG3或G4的玻璃砂芯漏斗抽濾，用去離子水洗滌至中性，然后用乙醇洗滌二次以上，在40?60°C下減壓干燥，得到活化后的硅球；
硅膠硅烷化:
稱取1?10g上述活化后的硅球于100?500mL圓底燒瓶中，加入50?250mL甲苯，超聲20?30min后，靜置30?60min，讓硅球在甲苯中充分分散溶脹；
接著加入5?20 mmol3-氨丙基三乙氧基硅烷(3-APTS)，超聲20?25min后，在70?90°C下磁力攪拌回流12?16h,反應(yīng)完成后，抽濾，然后依次用50?100mL的甲苯、乙醇、二氯甲烷洗滌，在40?60°C下減壓干燥得硅烷化后的硅膠；
硅膠表面接枝原子轉(zhuǎn)移自由基引發(fā)劑(ATRP):
稱取1?10g上述娃燒化后的娃球于100?500mL圓底燒瓶中，加入20?50mL 二氯甲烷，超聲15?30min后，靜置5min以上，讓硅球在溶劑中充分分散、溶脹；
接著在冰浴磁力攪拌下加入50?70mL三乙胺和0.08?0.16 mmol4- 二甲基氨基批啶(DMAP)，攪拌30?90min后，加入0.5?10mL α 一溴代異丁酰溴，繼續(xù)在冰浴下攪拌lh以上，在20?25°C恒溫水浴中反應(yīng)12?16h ;反應(yīng)完成后，抽濾，依次用二氯甲烷、乙醇、三氯甲烷洗滌，在40?60°C下減壓干燥；
其中，所述二氯甲烷、乙醇、三氯甲烷洗滌步驟的具體操作為:各取50?150mL，首先用將二氯甲烷先分3次或者4次洗滌，再用二氯甲烷洗滌分3次或者4次洗滌，最后用三氯甲烷分3次或者4次洗滌即可。
[0018]合成分子印跡聚合物:
稱取6_輕基煙酸(6-HNA)模板分子0.5?2 mmol,加入10?15mL甲醇、0.5?2mL甲基丙烯酸(MAA)超聲20?30min混勻，再加入0.3?0.6g表面接枝溴引發(fā)劑的硅球，超聲混勻；
依次加入0.4?0.8mL 二甲基丙烯酸乙二醇酯(EGDMA)、15?20mLN，N，N，，N，，N，，-五甲基二亞乙基三胺(PMDETA);加入0.4?0.6 mmol溴化亞銅(CuBr)，反復(fù)三次抽真空后充氮?dú)?，密封反?yīng)器，在50?60°C條件下反應(yīng)12?16h ；
反應(yīng)完成后抽濾，用氯仿、甲醇乙酸溶液洗滌，然后放入索式抽提器中用80?120mL甲醇、乙酸混合溶液在85?90°C下洗滌20?24h，在50?60°C下減壓干燥，即可得到6-羥基煙酸分子印跡聚合物。
[0019]作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述氯仿、甲醇乙酸溶液洗滌過程，氯仿、甲醇的體積比為1.5:1?4:1之間。
[0020]進(jìn)一步優(yōu)選的技術(shù)方案，所述甲醇、乙酸混合溶液洗滌過程中，甲醇、乙酸的體積比為1.5:1?4:1之間。
[0021]上述的超聲頻率最好在20KHZ?30KHZ之間。
[0022]本發(fā)明制取的6-羥基煙酸聚合物用于6-羥基煙酸及其結(jié)構(gòu)類似物的檢測(cè)，首先對(duì)硅膠進(jìn)行預(yù)處理活化，然后采用已商品化的氨丙基硅烷偶聯(lián)劑與Si02粒子表面的硅羥基鍵合，在Si02表面引入氨基(-NH2)，其次，利用這些官能團(tuán)與酰氯或酰溴的縮合反應(yīng)把ATRP引發(fā)劑鍵接到Si02表面。發(fā)展一種新的基于硅膠表面修飾的6-羥基煙酸分子印跡聚合物制備方法。
[0023]相比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的聚合方法解決傳統(tǒng)方法(如本體聚合)對(duì)模板分子包埋過緊難以洗脫下來的問題，所得聚合物的硬度較高，聚合成功率高達(dá)90%以上，從而有效控制生產(chǎn)成本，實(shí)現(xiàn)了對(duì)6-羥基煙酸特異性吸附分離和定量檢測(cè)。
【具體實(shí)施方式】
[0024]為了使本領(lǐng)域的技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0025]下面結(jié)