硅基纤维素杂化微球和自具微孔手性材料的制备及在手性分离中的应用

发布时间：2017-12-09 02:06

  本文关键词：硅基纤维素杂化微球和自具微孔手性材料的制备及在手性分离中的应用

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【摘要】：随着对手性药物对映体药理及毒理学分子作用机制的深入认识,手性对映体的分离、分析及检测已愈显重要,其中液相色谱技术已成为当今拆分手性化合物的主流手段。纤维素衍生物类手性高效液相色谱固定相具有广泛的手性识别性能,为最有效的手性拆分手段之一,但是目前已商品化的手性色谱填料柱均使用大孔硅球作为负载,其机械强度差,载量低。另一方面,通过膜法拆分手性化合物在工艺上具有非常大的优势,低能耗、高载量和可连续操作等优点使其满足大规模拆分及单一对映体的富集制备的要求。但对手性膜的研究仍处于初始阶段：在对映体选择性,膜通量以及膜自身的稳定性等问题的解决上都还存在瓶颈,尤其是兼具高选择性与高通量的手性膜极难制备得到。本文致力于硅基纤维素杂化高效液相色谱填料和手性自具微孔材料的制备及在手性分离中的应用。在色谱填料制备方面,本文使用溶胶-凝胶法制备了硅基纤维素-3,5二甲基苯基甲酸酯杂化微球,采用封端工艺,优化工艺条件有效闭合杂化微球的残余硅羟基,使其适用于含碱流动相的分析,并可拆分70%的标准品；将其应用于市售beta阻断剂等抗高血压、心血管碱性药物的拆分可取得良好的拆分效果,对吲哚洛尔,普萘洛尔,美托洛尔3种药物达到远超过基线分离的效果,接近商品化涂覆型手性柱Chiralcel OD的分离能力,其中对吲哚洛尔的分离选择性高达5.5。通过结合经典溶胶-凝胶理论,调节手性单体修饰过程中引入硅烷偶联剂的比例,改变溶胶-凝胶反应条件探索介孔硅基纤维素-3,5二甲基苯基甲酸酯微球的制备新工艺,制备得到高比表面积(500 m2/g)、有机无机比例可控的介孔硅基纤维素衍生物微球,大幅提高了微球的机械强度,并观察到了有机无机含量调控过程中出现的独特界面现象,成功拆分三氟蒽基乙醇和吲哚洛尔。新工艺确保了微球对含氯仿流动相的耐受能力及分析使用寿命,为其在制备色谱领域的进一步应用提供了可能。在手性膜制备方面,本文使用C2不对称结构单体5,5’,6,6’-四羟基-3,3,3’,3’-四甲基-1,1’-螺旋双茚的单一对映体与3,4,5,6-四氟邻苯二腈单体聚合,得到手性自具微孔聚合物(+)-PIM-CN和(+)-PIM-COOH系列材料(比表面积700 m2/g),其在作为手性膜分离的应用方面表现出较高的选择性和高渗透速率。本文首先采用不对称结晶法成功拆分了5,5’,6,6’-四羟基-3,3,3’,3’-四甲基-1,1’-螺旋双茚,得到光学纯度超过99%的单一对映体,制备成高分子聚合物后通过溶剂法浇铸成膜,第一次将其应用于液相渗透手性拆分,成功拆分了苦杏仁酸、联萘酚、Fmoc-苯丙氨酸和其自身单体5,5’,6,6’-四羟基-3,3,3’,3’-四甲基-1,1’-螺旋双茚,其中初始ee值分别达到31%、53%、75%和87%。通过测定材料的选择性吸附,确定了(+)-PIM-CN和(+)-PIM-COOH的选择性扩散渗透机理。(+)-PIMs系列材料在具备高渗透速率的同时还能保证相应的高选择性,为突破手性膜的制备应用瓶颈提供了可能。另外,(+)-PIMs系列材料的应用将不局限于手性膜领域,其在合成新型手性固定相、手性金属有机骨架材料等领域也具有潜力。
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：O652.63;TQ460.6

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