（发酵工程专业论文）氯霉素分子烙印固相萃取柱的制备及应用研究.pdf

摘要 摘要 氯霉素作为已被禁止使用的兽药，国内外对其检测和监控极为重视，但现有 的氯霉素检测技术在样品净化处理中均采用选择性较低的非特异性固相萃取柱， 净化效果不够理想，降低了检测的灵敏度。为改善样品净化效果，提高氯霉素检 测的灵敏度，本论文改进了氯霉素的检测方法，并采用目前国内外许多生化研究 者在药物分析中所采用的分子烙印技术制备了氯霉素分子烙印固相萃取柱，将其 应用于生物制品或动物源性食品中氯霉素或氯霉素类抗生素的检测，解决了目前 氯霉素类抗生素检测中面临的难题。主要研究内容与结果如下: 1 . 研究了可一次完成测定和确证氯霉素、甲矾霉素和氟甲矾霉素的 l c / ms 2 法，该法前处理采用微量法，具有操作步骤少、有机试剂消耗量少、测定周期短 等优点， 其检测限为0 . 0 1 f t g / k g ， 达到目 前国际上检测氯霉素类抗生素的最高水平， 为国内外首次采用液质联用仪同时测定和确证氯霉素、甲枫霉素和氟甲矾霉素。 对较为成熟的g c / e c d法和 g c / ms / n c i 法进行了必要的验证。 2 . 在分子烙印聚合物的制备中，烙印分子与功能单体及交联剂的比例、 致孔 剂、聚合温度都对所制备的分子烙印聚合物的结合特性具有影响作用。对于以甲 基丙烯酸作为功能单体的聚合反应，最佳聚合条件为:烙印分子与功能单体及交 联剂的摩尔比例为 1 : 2: 2 0 ;以四氢峡喃作为致孔剂;聚合温度为 5 0 0c e 3 . 形态学研究表明:不同分子烙印聚合物具有不同的表观密度、溶胀率、热 稳定性以及表面形态与表面结构;而且聚合物中具有不同含量游离梭基，其中优 化聚合物 p i 中的游离梭基相对较多; 分子烙印聚合物相对参照聚合物具有较多的 微孔和较小的表面积;1 2 0 的热处理对于孔结构的影响不大，而 1 8 0 的热处理 则会对微孔造成严重的破坏。 4 . 吸附动力学研究表明:分子烙印聚合物 p ， 的专一性结合作用大于其非选 择性吸附作用;分别采用 s c a t c h a r d模型、 l a n g m u i r 模型、f r e u n d l i c h模型以 及 l a n g m u i r - f r e u n d l i c h ( l f ) 模型对分子烙印 聚合物p i 的结合特性进行分析， 通过比 较发现l f模型最适用于非共价型分子烙印聚合物p i 的结合特性的分析。 5 .固相萃取条件优化研究表明:以聚合物 p , 制备的分子烙印固相萃取柱可 以采用乙醇体积含量为5 %的乙醇1 水作为上柱溶剂、甲醇体积含量为2 0 %的甲醇 / 水作为淋洗溶剂、乙睛体积含量为 4 0 %的乙睛/ 水作为洗脱溶剂;分子烙印固相 萃取柱与传统的c 1 8 柱相比具有更高的亲和力并具有更大的柱容量。 6 . 制备的分子烙印固相萃取柱对氯霉素、 甲讽霉素和氟甲枫霉素都表现出很 好的固相萃取能力。对实际加标样品中氯霉素或氯霉素、甲讽霉素和氟甲飒霉素 的测定表明， 分子烙印固相萃取的净化效果优于液一液萃取以及 c 1 8 柱的固相萃 华南理工大学博士学位论文 取净化效果;实际应用证明，分子烙印固相萃取具有优良的净化效果，可用于实 际生物样品的检测。 本论文的主要创新之处在于:( 1 )首次制备了氯霉素分子烙印固相萃取柱， 该柱既可以应用于氯霉素单一成分的兽药残留检测，也可应用于氯霉素、甲矾霉 素和氟甲矾霉素3 种氯霉素类兽药残留的同时测定。 2 )全面研究了氯霉素分子 烙印聚合物作用于烙印分子的动力学，通过对相关模型的比较，确定了研究氯霉 素分子烙印聚合物动力学的一系列方法，这方面的研究还未见报道。 3 7首次将 氯霉素固相萃取柱应用于实际生物样品的检测，并取得了良好的应用效果。根据 本论文的研究结果，所制备的氯霉素分子烙印固相萃取柱具有较好的应用价值与 前景。 关键词:氯霉素;分子烙印聚合物:固相萃取;兽药残留;检测 ab s t r a c t abs tract c h l o r a m p h e n i c o l ( c a p ) , t h e p r o h i b i t e d v e t e r i n a r y d r u g , i s e m p h a s i z e d o n i t s d e t e c t i o n a n d s u p e r v i s i o n b y a l l c o u n t r i e s . i n t h e p r o c e d u r e o f d e t e c t i o n o f c a p , t h e l o w - s e l e c t i v e a n d n o n s p e c i f i c s o l i d - p h a s e e x t r a c t i o n ( s p e ) c a r t r i d g e i s p o p u l a r l y u s e d , b u t i t s p u r i f i c a t i o n i s n o t v e r y e f f e c t i v e , s o t h e s e n s i t i v i t y o f t h e d e t e c t i o n f o r c a p i s d e c r e a s e d . f o r i m p r o v i n g t h e p u r i f i c a t i o n e f f e c t a n d i n c r e a s i n g t h e s e n s i t i v i t y , i n t h i s d i s s e r t a t i o n , t h e d e t e c t i o n m e t h o d f o r c a p i s i m p r o v e d , a n d t h e m o l e c u l a r l y i m p r i n t e d s p e ( mi s p e ) c a r t r i d g e f o r c a p i s p r e p a r e d ; t h r o u g h i t s a p p l i c a t i o n i n d e t e c t i o n o f c a p o r c a p s i n b i o - s a m p l e s a n d a n i m a l o r i g i n a l f o o d , t h e p r o b l e m i n t h e d e t e c t i o n o f cap s i s r e s o l v e d t h e ma i n r e s u l t s a r e a s f o l l o ws , 1 . t h e m e t h o d f o r d e t e r m i n a t i o n a n d c o n f i r ma t i o n o f c h l o r a m p h e n i c o l , t h i a m p h e n i c o l ( t a p ) a n d f l o r f e n i c o l ( f f ) i s d e v e l o p e d , a n d t h e m i c r o - p r e t r e a t m e n t i s i n t r o d u c e d . t h e m e t h o d s i m p l i f i e s p r o c e d u r e s , r e d u c e s c o n s u m p t i o n o f o r g a n i c r e a g e n t s , a n d s h o r t e n s t h e d e t e c t i o n t i m e . t h e d e t e c t i o n l i m i t i s 0 . 0 1 p g / k g a n d t h e l o w e s t l e v e l a l l o v e r t h e wo r l d n o w. at t h e s a me t i me , t h i s me t h o d i s t h e f i r s t t i me t o d e t e c t a n d v e r i f y c a p , t a p a n d f f s i m u l t a n e o u s l y . a s t o t h e m o r e s u c c e s s f u l d e t e c t i o n m e t h o d s b y g c / e c d a n d g c / ms / n c i , t h e n e c e s s a r y v a l i d a t i o n i s p e r f o r m e d 2 . i n t h e p r e p a r a t i o n o f m o l e c u l a r l y i m p r i n t e d p o l y m e r s ( mi p s ) , t h e m o l a r r a t i o s o f t e m p l a t e t o m o n o m e r a n d c r o s s - l i n k e r , p o r o g e n s e l e c t i o n , a n d p o l y m e r i z a t i o n t e m p e r a t u r e a l l i n fl u e n c e t h e b i n d i n g c h a r a c t e r i s t i c o f mi p s . a s t o t h e p r e p a r a t i o n o f m o l e c u l a r l y i m p r i n t e d p o l y m e r f r o m m e t h a c r y l i c a c i d , t h e o p t i ma l c o n d i t i o n i s a s f o l l o w s : t h e r a t i o o f t e m p l a t e t o m o n o m e r a n d c r o s s - l i n k e r i s 1 : 2 : 2 0 ; t e t r a h y d r o f u r a n i s t a k e n a s p o r o g e n a n d p o l y m e r i z a t i o n t e m p e r a t u r e i s 5 0 0c . 3 . t h e s t u d y o n m o r p h o l o g y s h o w s , d i f f e r e n t mi p s h a v e d i f f e r e n t a p p a r e n t d r y d e n s i t y , s w e l l i n g , t h e r m o - s t a b i l i t y a n d e x t e r n a l m o d a l i t y a n d s t r u c t u r e ; t h e r e a r e d i f f e r e n t q u a n t i t i e s o f f r e e c a r b o x y l i c a c i d g r o u p s i n mi p s , a n d t h e o n e i n p , i s m o r e t h a n t h a t i n o t h e r s ; m o r e m i c r o - p o r e s a n d l e s s s u r f a c e a r e a i n p t t h a n t h o s e i n p o ; t h e r m o - t r e a t m e n t o f 1 2 0h a s a l m o s t n o e f f e c t o n p o r e s t r u c t u r e , b u t t h e r m o - t r e a t m e n t o f 1 8 0 0c c a u s e s s e r i o u s d e s t r o y i n g . 4 . t h e s t u d y o n a b s o r p t i o n k i n e t i c s s h o w s t h a t t h e s e l e c t i v e b i n d i n g i s s t r o n g e r t h a n n o n - s e l e c t i v e a b s o r p t i o n i n p t ; i n o r d e r t o s t u d y t h e b i n d i n g c h a r a c t e r i s t i c o f p t x】 i i 华南理工大学博士学位论文 f o r c a p , s c a t c h a r d m o d e l , l a n g m u i r m o d e l , f r e u n d l i c h m o d e l a n d l a n g m u i r - f r e u n d l i c h ( l f ) m o d e l a r e a l l a d o p t e d , a n d b y c o m p a r i s o n , l f mo d e l i s f o u n d t o b e t h e m o s t s u i t a b l e m o d e l t o d e s c r i b e t h e b i n d i n g c h a r a c t e r i s t i c o f p , f o r c a p . 5 . t h e s t u d y o n o p t i m i z a t i o n o f s p e p r o c e d u r e s h o w s t h a t t h e o p t i m a l s p e c o n d i t i o n f o r t h e c a rt r i d g e p r e p a r e d b y p , i s a s f o l l o w s : 5 % e t h a n o l - w a t e r s o l u t i o n i s t a k e n a s s o l v e n t o f c a p ; 2 0 % m e t h a n o l - w a t e r s o l u t i o n i s t a k e n a s r i n s i n g s o l v e n t ; a n d 4 0 % a c e t o n i t r i l e - w a t e r s o l u t i o n i s t a k e n a s e l u t i o n s o l v e n t . mi s p e c a r t r i d g e h a s h i g h e r a f f i n i t y a n d l a r g e r v o l u m e f o r c a p t h a n t r a d i t i o n a l c 1 8 s p e c a r t r i d g e . 6 . t h e mi s p e c a r t r i d g e s h o w s e x c e l l e n t e x t r a c t i v e c a p a c i t y f o r c a p , t a p a n d f f . t h e d e t e r m i n a t i o n s o f c a p o r c a p , t a p a n d f f i n r e a l b i o - s a m p l e s p r o v e t h a t t h e p u r i f i c a t i o n e f f e c t o f mi s p e i s b e t t e r t h a n t h a t o f l i q u i d - l i q u i d e x t r a c t i o n a n d c 1 8 s p e . t h e p r a c t i c a l a p p l i c a t i o n o f mi s p e c a r t r i d g e s h o w s t h a t mi s p e c a r t r i d g e h a s e x c e l l e n t p u r i f i c a t i o n e f f e c t a n d c a n b e a p p l i e d t o a n a l y z e t h e r e a l b i o - s a m p l e s . t h e m a i n c r e a t i v e p o i n t s i n t h e d i s s e r t a t i o n a r e s u m m a r i z e d a s f o l l o w s : ( 1 ) t h e s t u d y o n p r e p a r a t i o n o f mi s p e c a r t r i d g e f o r c a p i s c a r r i e d o u t f o r t h e f i r s t t i m e i n t h e w o r l d , a n d t h e mi s p e c a r t r i d g e c a n b e a p p l i e d n o t o n l y i n t h e d e t e r m i n a t i o n o f c a p r e s i d u e , b u t a l s o i n t h e s i m u l t a n e o u s d e t e r m i n a t i o n o f r e s i d u e s o f c a p , t a p a n d f f ; ( 2 ) t h i s d i s s e rt a t i o n s y s t e m a t i c a l l y s t u d y t h e k i n e t i c s o f mi p s a c t i o n o n c a p ; t h r o u g h t h e c o m p a r a t i v e s t u d y o f s e v e r a l r e l a t e d k i n e t i c s m o d e l s , a s e r i e s o f m e t h o d s f o r s t u d y i n g t h e k i n e t i c s o f mi p s f o r c a p a r e e s t a b l i s h e d , a n d u n t i l n o w n o r e l a t i v e a r t i c l e s a r e r e p o rt e d ; ( 3 ) i t i s t h e f i r s t t i m e t o a p p l y mi s p e c a r t r i d g e t o t h e a n a l y s i s o f c a p , t a p a n d f f i n r e a l b i o - s a m p l e s , a n d t h e p u r i f i c a t i o n e f f e c t o f mi s p e c a r t r i d g e i s a p p a r e n t l y g o o d . a c c o r d i n g t o t h e r e s u l t s o f t h e d i s s e r t a t i o n , mi s p e c a rt r i d g e o f c a p h a s g o o d a p p l i c a t i o n v a l u e a n d p r o s p e r i t y . k e y w o r d s : c h l o r a m p h e n i c o l ; mo l e c u l a r l y i m p r i n t e d p o l y m e r ; s o l i d - p h a s e e x t r a c t i o n ; v e t e r i n a r y r e s i d u e ; d e t e r m i n a t i o n xi v 华南理工大学 学位论文原创性声明 本人郑重声明:所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进 行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外 本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。 对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均己在文中以明确方 式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 作 者 签 “ : 1 14 , -,_ 程日 期 : 年 “ ” 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规 定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和 电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华南理工大学可以将 本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采 用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 保密口， 在_ 年解密后适用本授权书。 本学位论文属于 不保密口 汽 ( 请在以上相应方框内打 “了”) 作者签名 导师签名 日 期: - i)f 年 6月丫 日 日 期 :o z f 年6 月砷日 第一章 绪论 第一章 绪论 1 . 1引言 2 0 世纪4 0 年代， 著名的诺贝尔奖获得者p a u l i n g 在研究抗体和抗原的相互作 用时，首次提出了以抗原为模板来合成抗体的大胆设想，可以说这是对分子烙印 技术( m o l e c u l a r i m p r i n t i n g t e c h n i q u e , m i t ) 的最初描述0 。 虽然这一设 想现在被 证明是行不通的，但p a u l i n g 的设想启发了wu l f f 等人的进一步研究。到了2 0 世 纪7 0 年代， wu l f f 和mo s b a c h 等人在共价型和非共价型分子烙印的研究方面取得 了开创性的进展。 近十几年来， 随着一些真正具有应用价值的突破性研究的报道， 尤其n a t u r e 杂志上关于分子烙印聚合物 ( m o l e c u l a r i m p r i n t i n g p o l y m e r s , m i p s ) 的报道，使这一技术领域得到了蓬勃发展，更使其成为科学工作者的研究热点。 1 9 9 7年成立了分子烙印协会 ( s mi ) ，现在主要有瑞典、日 本、德国、美国、英 国、中国等十几个国家在从事mi p s 的研究工作。 分子烙印技术之所以发展如此迅速， 主要是因为它具有三大特点 2 ,3 : 即预定 性( p r e d e t e r m i n a t i o n ) 、识别性( r e c o g n i t i o n ) 和实用性( p r a c t i c a b i l i t y ) ，由 于 m i p s 具 有抗恶劣环境的能力，表现出高度的稳定性和很长的使用寿命，因此它在许多领 域， 如色谱中对映体和异构体的分离、 固相萃取、 化学仿生传感器、 模拟酶催化、 临床药物分析、 膜分离技术等领域呈现出良 好的应用前景。 正因为如此， e u r o p e a n c o m m i s s i o n于 1 9 9 8年启动了一项计划，旨 在资助欧洲 8个研究小组从事 m i p s 的制备、结构表征以及将其用于生物分析、临床分析和环境分析等方面的研究。 分子烙印技术以其卓越的分子识别性能引起了众多化学工作者和生化工作者的关 注。与国外相比，我国只是近几年来才开始从事这方面的研究，在许多方面仍处 于起步阶段，而且研究范围较窄。要想尽快赶上国际先进水平，还有相当多的研 究工作要做。 近2 0 年来， 兽药 ( 包括药物添加剂) 在畜牧业中的应用日 益广泛， 其在降低 发病率与死亡率、促生长、提高饲料利用率方面的作用是十分显著的，已成为现 代畜牧业不可或缺的物质基础。但是，兽药的使用无疑会导致动物体内药物的滞 留或蓄积，并以残留的方式进入人体及生态系统。滥用兽药 ( 如不遵守休药期) 和非法使用违禁药物的现象仍然存在。 兽药残留对人体及环境的危害主要是慢性、 远期和累积性的，如致癌、发育毒性、体内蓄积、免疫抑制、致敏和诱导耐药菌 株等。动物性食品中的兽药残留已成为公认的农业和环境问题 4 1 。对残留的监测 和控制已经是目前国内外兽药研究、开发、使用和管理中的重要内容。欧盟、美 国、日本、中国等相继加强了动物源性食品中兽药残留的检测和监控。兽药残留 也被欧美等发达国家作为技术壁垒的一个重要手段，我国动物源性食品的出日屡 华南理工大学博士学位论文 屡受阻，而国内市场也有被国外动物源性食品冲击的危险。然而，由于动物源性 食品成分复杂，对样品的前处理和检测仪器的灵敏度要求很高，我国多数检测实 验室仪器的数量和质量远不能满足进出口检测的需要。因此，加快兽药残留检测 方法研制，尽快建立符合我国国情的检测方法和技术壁垒体系迫在眉睫。 1 . 2分子烙印技术 1 . 2 . 1分子烙印聚合物的制备 1 . 2 . 1 . 1分子烙印聚合物的合成过程mi p s的合成过程及原理为:以目标分子 作为模板，将具有结构互补的功能化聚合物单体分子通过共价键或非共价键的方 式与模板分子结合，加入交联剂进行聚合反应，反应完成后将模板分子提取出来 形成具有空穴的能识别模板分子的高分子，即为分子烙印聚合物，模板分子被称 为烙印分子。 根据烙印分子和功能单体形成复合物时作用力的性质， 分子烙印分为共价方 式和非共价方式2 1 e m o s b a c h 将它称为预组合方式和自组装方式。这两种方法的 主要差别在于烙印分子与功能单体在聚合过程中相互作用的机理不同。 1 . 共价方式 共价方式分子烙印过程中烙印分子和单体之间以牢固和可逆的共价作用形 成复合物。人们使用的共价结合作用的物质包括硼酸醋、席夫碱、缩醛酮、酷和 鳌合物等。 其中最具代表性的是硼酸酷。 其优点是能够生成相当稳定的三角形的 硼酸醋，而在碱性水溶液或在有氮 ( n h 3 ,呱吮) 存在下则生成四角形的硼酸酷。 这种四角形的硼酸酷与二醇能极快地达到平衡，其平衡速度与非共价键作用相 当。在空穴中若含有两个硼酸基团的 mi p s ，用于拆分烙印分子的外消旋体时呈 现出很高的选择性。 但是， 并不是结合位点( b i n d i n g s i t e s ) 越多， 其选择性越高。 研究表明， 三个硼酸基团、 三种不同的共价键结合作用或三种以上的非共价键结 合作用均导致较低的分离能力，其主要原因是这类 mi p s 的结合位点与烙印分子 之间的结合速度很慢。 采用席夫碱的共价键作用也进行了广泛研究。 也有利用缩 酮引入结合基团， 狡基基团之间不同距离的二酮用可聚合的二醇处理， 然后除去 烙印分子所得的mi p s 当用二酮重新处理时对其原来的烙印分子具有很高的选择 胜 5 ,6 1 共价方式分子烙印中， 单体和烙印分子间的作用力较强， 形成的复合物也很 稳定，但烙印过程复杂，烙印分子实际上是被单体衍生化后，再交联固化，而且 烙印分子的抽提也较困难。同时，由于可用来形成可逆性共价键的化合物有限， 这一点限制了共价方式的实用性和灵活性，因此，目前采用的较少。 2 . 非共价方式 非共价分子烙印过程中，烙印分子和单体则通过非共价作用 ( 如相互作用) 而形成复合物。常用的非共价作用有氢键、偶极、离子、金属鳌合、电荷转移、 第一章 绪论 疏水及范德华力和tc - rz 等6 1 ，而利用最多的非共价作用是氢键7 1 。但如果在烙印 和后续的分离过程中只有氢键一种作用时， 其拆分外消旋体的效果不佳; 而如果 在烙印过程中既有氢键又有其它的结合位点时，其拆分外消旋体的分离系数a 值 提高 18 1 . s e l l e r g r e n 等 9 1在研究 静电 作用对选 择性的 影响时发 现， 当 只有一 种静电 作用时，获得的 mi p s 的选择性很低。而将静电作用与共价作用结合起来，其选 择性比 单个共价作用的选择性好得多。 k e m p e等11 0 1 也研究了 利用氢键和疏水作 用制备非共价的 mi p s ，达到手性拆分的目的。也有人使用强度小而无方向性的 范德华力来形成复合物， 其分子识别过程接近天然的分子识别系统。 对于使用金 属配基结合作用制得非共价 m i p s 的研究也有报道5 1 。总之，非共价作用的种类 较多，在制备 mi p s及其后继过程中，使用单一的一种作用制得的 mi p s的选择 性较低，而使用多种作用相互结合才能使制得的mi p s 具有较高的选择性和分离 能力。 与共价方式相比， 非共价方式的分子烙印作用提供了更多的可作为聚合原料 的可能，而且分子间非共价键作用力的多样性将导致分子烙印能力的提高，使其 具有更好的识别能力， 在烙印过程中还可同时使用多种单体， 烙印分子易于除去。 目前绝大多数 mi p s 是通过非共价方式分子烙印技术制得的。 3 . 两种方式的结合 由于共价方式和非共价方式各有所长，有人甚至巧妙地将两种方式结合起 来。 w h i t e c o m e b e 2 就曾 采用4 一乙烯基苯基碳酸醋作为单体， 通过共价作用同烙 印分子形成复合物， 用碱水解时随着 c o : 的失去而打开了单体和烙印分子间的共 价键，此时 mi p s 上便产生了一个非共价型的分子识别位，识别位上的酚基可以 通过氢键进行分子识别。 1 . 2 . 1 . 2烙印分子、功能性聚合单体及聚合条件的选择从分子烙印的烙印方 式可以看出， 分子烙印聚合物形成过程中经过的两大步骤是两个相反的过程， 它 要求烙印分子既能参加聚合反应，又能在第二步中提取出来，能满足要求的化合 物主要有碳水化合物和糖类及其衍生物 川、氨基酸及其衍生物 1 2 - 1 7 1 、蛋白质 1 8 , 1 9 、核营酸及其衍生物、嗓吟、啼咤等生物碱 2 0 - 2 2 1 、生物素及其衍生物 2 3 1 当醇2 4 ,2 5 1 、杀虫剂 2 6 - 2 8 1 、除草剂 2 9 - 3 1 1 、 药物 3 2 - 4 1 1 、 a 卜 琳4 2 1 、及神经递质、 染料 等 4 3 1 功能性单体的选择主要由烙印分子决定， 功能聚合单体首先必须能与烙印分 子成键， 且在反应中它与交联剂分子处于合适的位置才能使烙印分子恰好镶嵌其 中。 共价方式分子烙印中常用的功能单体有含乙烯基的硼酸和二醇以及含硼酸酷 的硅烷混合物等。 非共价方式分子烙印中常用的单体是甲基丙烯酸 ( ma a ) 。它可以同胺发生 离子作用，同酞胺、 服或梭基发生氢键作用。用 2 - 三氟甲基卜 丙烯酸做单体时三 华南理工大学博士学位论文 氟甲基有强烈的吸电子效应， 单体酸性较强， 更适于碱性化合物的分子烙印4 4 ,4 5 1 2 一 乙烯基毗陡因可与底物中的梭基发生强烈的离子作用，而受到人们的重视。另 外， 也有人用含乙烯基的 l - 撷氨酸的衍生物作为功能单体来烙印肤的衍生物， 它 可与肚的衍生物形成多个氢键， 对烙印分子p h e - a l a 具有很高的立体选择性。 2 , 6 - 二丙烯酞毗咤也被用来烙印巴比妥酸盐，因为它们之间能形成多个氢键。 v i d y a s a n k a r 等用c u ( 1 1 ) - n - ( 4 - v i n y l ) b e n z y l i m i n o d i a c e t i c a c i d作单体， 氨基酸作烙 印分子，制得的mi p s 连接到衍生过的硅胶颗粒上，以配体交换为机制，可以直 接拆分未衍生的氨基酸，对d l 一 苯丙氨酸的的选择性因子可达 1 . 6 5 。对于其它一 些单体如p 一 环糊精也有报道用作功能单体 2 1 在以上研究的基础上，mo s b a c h等人开发出复合单体技术，即利用不同性质 的单体可与烙印分子上的不同功能基团产生多点相互作用的原理， 采用几种不同 的单体烙印模板分子，从而制得具有高选择性的 mi p s 。他在对含多官能团化合 物分子的烙印中同时采用了弱碱性的 2 一 乙烯基毗淀和具有酸性并能产生氢键的 甲基丙烯酸两种单体，发现所得的 mi p s比只用一种单体所得的 mi p s 对多官能 团底物的选择性强得多4 6 1 。 孟子晖等4 7 也曾 报道采用ma a和2 一 乙 烯基毗咤两种 单体，以n - t e r t - b u t o x y - c a r b o n y l - l - t r y p t o p h a n ( n - t - b o c - l - t r p ) 为烙印 分子， 克服 了不同单体间可能发生相互作用的缺陷，合成了一种对 n - t - b o c - l - t r p具有良 好 手性拆分作用的mi p s 高效液相色谱固定相。 表 1 - 1常用功能单体和交联剂 ta b l e 1 一 1 m o n o me r s a n d c r o s s l i n k e r s u s e d i n mi p s 种类 t y p e化合物c o m p o u n d s 共价型单体 co v a l e n t mo n o me r s 非共价型单体 non - c o v a l e n t 扣 onom er s 交联剂 cr o s s l i n k e r s 含乙烯基官能团的硼酸和二醉( v i n y - f u n c t i o n a l b o r o n i c a c i d a n d d i o l s ) , 键合有硼酸酣官能团的硅烷混合物的硅胶颗粒( s i l a n e m i x t u r e s i n c l u d i n g b o r o n a t e s i l a n e o n s i l i c a p a r t i c a l e s ) ) ,键合有氨基硅烷胶颗粒 ( a m i n o - f u n c t i o n a l s i l i a n e s o n s i l i c a p a r t i c a l s ) 丙烯酸( a c r y l i c a c i d ) ，甲基丙烯酸( m e t h a c r y l i c a c i d ) ，甲 基丙烯酸甲酷 ( m e t h y l - m e t h a c r y l a t e ) ， 对乙烯苯甲酸( p - v i n y l b e n z o i c a c i d ) ，对乙基苯 乙 烯( e t h y l s t y r e n e ) ，亚甲基丁二酸( l t a c o n i c a c i d ) ，二丙烯酞胺- 2 一 甲基 小丙磺酸( 2 - a c r y l a m i d o - 2 - m e t h y l 小p r o p a n e - s u l p h o n i c a c i d ) , 1 一 乙烯基 咪哇( 1 - v v i n y l i m i d a z o l e ) , 4 一 乙烯基毗吮( 4 - v i n y l p y r i d i n e ) , 2 一 乙烯基毗 吮 ( 2 - v i n y l p y r i d i n e ) n ,n - 亚甲基二丙烯酞胺( n ,n - m e t h y l e n e d i a c r y l a m i d e ) , n , n - 1 ,4 - 亚苯 基二丙烯酞胺( n , n - p h e n y l e n e d i a c r y l a m i d e ) , 3 ,5 一 二( 丙烯酞胺) 苯甲酸 ( 3 , 5 - b i s ( a c r y l o y l a m i d o ) b e n z o i c a c i d ) ， 乙二醇二甲基丙烯酸醋( e t h y l e n e g l y c o l d i m e t h a c r y l a t e ) ， 二乙 烯基苯( d i v i n y l b e n z e n e ) , n ,o 一 二丙烯酞- l - 苯丙氨醉( n ,o - b i s a c r y o y l - l - p h e n y l a l a n i n o l ) ，季戊四醇三丙烯酸醋 ( p e n t a c r y t h r i t o l t r i a c r y l a t e ) ，三 甲氧基丙烷三 甲基丙烯酸醋 ( t r i m e t h y l o l p r o p a n e t r i m e t h a c r y l a t e ) ，季戊四醇四甲基丙烯酸醋 第一章 绪论 在烙印过程中所采用的交联剂方面，目前较常用的是乙二醇二甲基丙烯酸 ( e d ma ) ，但含有三个或三个以上乙烯基的交联剂如三甲基丙烯酸酷 ( t r i m) , 季戊四醇三丙烯酸酷 ( p e t r a)等则可使mi p s 具有更好的柱容量、分离度和选 择性4 8 ,4 9 。表 1 - 1 中列出了分子烙印法中常用的功能单体和交联剂 6 ,4 6 分子烙印聚合物是通过自由基引发来制备的，一般以偶氮二异丁氰 ( a i b n ) 或偶氮二异庚氰为引发剂。引发方式有高温热引发及低温光引发两种方式， 影响 聚合反应的因素很多，如浓度、温度、光照、溶剂的种类及溶剂的极性等5 0 ,5 1 一般来说，低温下功能单体与烙印分子能形成更加有序、稳定的化合物，且选择 性更好。由于非共价作用的强弱强烈地依赖于溶剂的极性， 故非共价方式一般在 有机溶剂如氯仿、甲苯、乙睛中进行，而共价方式一般在极性较强的水、醇等溶 液中进行。 也有报道采用y 射线来引发聚合反应， 并对所得的m i p : 的热稳定性及孔结构 进行了系统的表征，发现这种聚合物热稳定性和表面性能都较差， 实验条件还需 进一步完善。 s e l l e r g r e n 等人采用高 压技术 ( 1 x 1 0 a p a ) 来制备m i p s ， 发现高压 下制得的 mi p s 较低压下制得的 mi p s 有更紧密的结构，更低的孔体积，更高的 密度和溶胀性，对烙印分子的保留有较大的提高。 他们还从单体同烙印分子结合 的趋势以及聚合物的形态等方面讨论了压力对 mi p s 选择性的影响z 1 。最近有报 道采用电聚合的方法制备mi p s 用于仿生传感器，已制备出检测苯丙氨酸和葡萄 糖 两 种m i p 、 传 感 器 ，5 2 1 1 . 2 . 1 . 3 分子烙印聚合物的制备方法目前大多数的mi p s 是采用本体聚合的 方式制备的。聚合物呈块状，需经过研磨、筛选、沉降得到一定粒径范围的无定 形颗粒，再用于各种用途。这种本体聚合方法存在费时、费力、产率低等缺点， 因此， 在某些用途的mi p s 的制备中已经开发出一些新的方法， 主要有连续棒状、 球形、薄层和聚合膜等。 m a t s u i 5 3 采用原位聚合的方法在液相色谱柱中直接制备了连续棒状的 m i p s 分离介质，对手性分离和位置异构体的分离都达到较好的分离效果。s c h w e i t z 等 5 4 也采用原位聚合方法， 在毛细管中制得了电色谱用的连续单分散的手性色谱固 定相。结构分析表明，这种分离介质有大孔结构，具有类似于灌注色谱的性能， 1 2 0 秒内 便可对对映体( r , s ) - p r o p r a n o l o l 获得基线分离。 黄晓冬等5 5 也 采用这种方 法制备了分离非对映异构体辛可宁与辛可尼丁的h p l c色谱柱，在等度及梯度洗 脱条件下，辛可宁与辛可尼丁被完全分离，在相对较高的流速时，获得的最大分 离 因 子 为5 .4 0 . s v e c 和 周 杰 等 也 报 道 过 这 方 面 的 研 究 【5 6 ;5 7 ,5 8 悬浮法也 是目 前 研究较多的 一 种方 法5 9 o h o s o y a 6 0 采用两步溶 胀和悬浮聚 合的方法制得了一系列以苯乙烯为基质的具有均匀尺寸 ( 5 . 6 p m )的球形m i p s o m a y e s 和m o s b a c h 等6 1 也通 过此法制得了 粒径在5 - 5 0 g m的 球形m i p s ， 采用 全 华南理工大学博士学位论文 氟取代的有机物作分散相，通过表面活性剂的用量来控制粒径。在 5 1 t m的球形 mi p s作填料的