沉淀聚合法制备高三尖杉酯碱印迹聚合物.pdf

2o09 年第 28 卷第 10 期 化 工 进 展 C H E M IC A L IN D U S T R Y A N D E N G IN E E R IN G P R o G R E S S 178 7 沉淀聚合法制备高三尖杉酯碱 印迹聚合物 李 辉 一 符再德 石 慧 张朝晖 李志平 杨朝霞 石爱华 吉首大学林产化工工程省级重点实验室 湖南 张家界 427Do0 吉首大学化学化工学院 湖南 吉首 4 16o00 摘 要 采用正交优化法研究了沉淀聚合制备高三尖杉酯碱印迹聚合物的优化合成条件 固定模板分子用量 从 3 个水平考察了4 个因子 即溶剂 乙腈 用量 A 反应温度 B 功能单体 甲基丙烯酸 M A A 用量 c 和交联 剂 乙二醇二甲基丙烯酸酯 E G D M A 用量fD 对印迹聚合物合成条件进行优化 并研究了因子之间的相互作 用对印迹聚合物吸附性能的影响 结果表明 在所考察的 4 个因子中 功能单体用量对印迹聚合物的吸附量影响 最甚 其次是交联剂用量 溶剂用量及合成温度 单从吸附量而言 最优的合成条件是 功能单体 M A A 用量 0 12 m m ol 交联剂 EG D M A 用量 0 4 m m o1 溶剂 乙腈 用量 2 5 m L 温度 65 因子 间相 互作 用对 分子 印迹聚合物吸附量的影响结果与正 交实验测试结果相符 关键词 正交优化法 沉淀聚合 高三尖杉酯碱 分子印迹聚合物 中图分类号 T O 31 文献标识码 A 文章编号 1o00 6613 2o09 10 一l787 05 P r ep a rati 0 n 0 f h 0 m 0 h a rri n gt0 n i n e i m p ri n ted p O ly m er b y p rec i p i tati O n p 0 ly m eri za ti O n LI H M F U Zni de SH I H u ZH AN G Zhaohui2 LI Zhi pi n YA N G ZhQoxt SH I A i hu H unan Pr0vi nc i al K ey L aboratory of Forest and c hem ic al Eng nee g Ji shou u ni versi c y z han自i aji e 427000 H 叽 an C h i n a S c h oo l o f C hem i stry and C h em i c al E n g i n ee咖 g Ji sho u U n i versi Ji sho u 4 160 00 H un an C h i n a A bstrac t T he prec i pi tati on polym eri zati on m ethod w as opti m i zed by usi ng a L9 3 orthogonal fac tori al desi gn f0r the pr印arac i on of hom oha丌 i n oni ne i nlpri m ed polym er H IP pti m i zati on of the synthesi s c ondi ti on f0r the H IP w as perfbrm ed b y i nvesti gati ng th e i nn uen c e of four fac to rs i e so lVent ac et0ni tri le dosage A reac ti on tem perature B func ti onal m onom er m ethac li c ac i d M A A dosage C and c rossli nker ethylene glyc ol di m ethyI ac r late E G D M A dosage D and the i nterac ti on of su c h fac torS on the adso 叩ti 0n c ap ac i ty of H IP obtai ned un der d jfrerent c 0ndjti ons to th e tem p1ate m olec ule T he results i ndi c ated th at the i nn u en c e of these fac tors on the adsoI1 ti on c 印 ac i ty o f the H IP dec reased i n the order o f C D A and B and c he O pti m i Zed syn tbesi s c ondi ti on w as as follow s 0 1 2 m m ol M A A 0 4 m m o l E G D M A 2 5 m L ac eton i tri le reac ti On tem p erature at 6 5 u nder m e fi xed tem plate dosage O 0 l m m o1 A lso the i nterac ti on of suc h fac tors c ould i nf1uenc e the adso工 1 ti on c ap ac i ty of H IP to the tem plate K ey w ord s o rthog onaI op ti m i zati on m em od p rec i p i tati on po Iym eri zati on h om oh a ngto ni ne m O lec ularly i m p ri nted pOlym ers 在 分 子 印 迹 聚 合 物 m olec ularly i 叫 ri nted polym er M IP 的制备方法中 沉淀聚合法是一种 相对较为简单 又能制备出微米级甚至纳米级聚合 物颗粒的方便的制备技术 通常 为了得到合乎要 收稿 日期 2OO9 一 O2 27 修改稿 日期 2009 一O4 28 基金项 目 湖南省教育厅青年项 目资助课题 06B O706 第一作者简介 李辉 196 8一 男 副教授 研究方向为生命科学 中的分离分析新方法 E m ai 1 Im u sdx l63 c 0m 学兔兔 w w w x u e t u t u c o m l788 化 工 进 展 2009 年第 28 卷 求的分子印迹聚合物 模板分子 功能单体 交联 剂 引发迹 溶剂等都需保持适当的质量比 甚至 还对引发聚合的方式 合成条件 如温度等 都有 很严格的要求 l 在常规的分子印迹聚合物制备 过程 中 由于影响印迹聚合物性能的因素很多 大 多只粗略地考虑模板分子与功能单体及交联剂之间 的比例关系 但实际上这些合成条件都单方面或相 互作用 共同影响分子印迹聚合物的各种性能 m 系统研究合成条件对分子印迹聚合物性能的影响 目前还未见文献报道 高三尖杉酯碱是粗榧属植物中一种很重要的微 量生物碱 它能抑制真核细胞蛋 白质 的合成 使多 聚核糖体解聚 是干扰蛋白核糖体功能的抗癌药物 也是 目前应用于临床的高效抗肿瘤药物 目前应用 的高三尖杉酯碱主要从植物中提取 由于该化合物 在植物中的含量较低 较适合于用分子印迹聚合技 术进行分离和纯化 本文拟采用沉淀聚合技术制备 高三尖杉酯碱的印迹聚合物 用正交优化法研究聚 合物的优化制备条件 并研究因子问的相互作用对 所合成印迹聚合物吸附性能的影响 l 实验部分 1 1试剂与材料 高三尖杉酯碱 上海融禾医药科技有限公司 偶氮二异丁腈 分析纯 天津科密欧化学试剂开发 中心 甲醇 分析纯 乙酸 分析纯 乙二 醇 二 甲基 丙烯 酸 酯 E G D M A 甲基 丙烯 酸 M A A 乙腈 分析纯 1 2仪器 水浴振荡器 紫外可见分光光度计 上海精科 用 于模 板分 子 的定量 测定 循环 水 式真 空泵 M i lli pore 真空抽滤器 0 2 m 微孔滤膜 1 3 高三尖杉酯碱印迹聚合物的合成 固定模板 分子 高三尖杉酯碱 用量为 0 01 nunol 引发剂 A IBN 用量为 fM A EGDMA1的 2 5 功能单体 M A A 交联剂 EG D M A 及溶剂用 量按表 1 所示称 量 取 反应混合物置于干净的 10 m L 容量瓶中 振荡 l0 m i n 然后通氮气 lO m i n 密封 在恒温水浴锅中分别于 60 65 7O 反应 24 h 将生成物溶液用 0 2 um 的微孔膜过滤 然后用乙酸 甲醇 体积 比 l 9 混合液 1O m L 反 复洗涤聚合物 直至洗出液中无模板分子检出为止 用 甲醇洗脱聚合物中的乙酸分子 于 40 下干燥 存储备用 1 4紫外分析 1 4 1标准 曲线的制备 精确称取 O 0l05g 高三尖杉酯碱 用乙腈定容 至 5O m L 得 0 2 m g m L 高三尖杉酯碱一 乙腈标准溶 液 分别取 0 5 m L 1 0 m L 2 0 m L 4 0 m L 6 0 m L 上述标液 用 乙腈定容至 l0 m L 得到 0 01 m g m L 0 O2 m g m L 0 04 m g m L O O8 m g m L 0 12 m g m L 的高三尖杉酯碱标准溶液 于 291 岫 在紫外可见分光光度计测定各溶液的吸光度 得吸 光度 随溶液浓度 C 变化 的标准方程为 O 009 7C 0 0 O96 2 0 999 9 1 4 2 聚合物吸附量的测定 称取 20 0 Ing 聚合物 置于 l0 n1L 0 04 m g m I 的高三尖杉酯碱标准溶液中 振荡 5 m i n 后 静态吸 附 5 h 用 0 2 m 的微孔滤膜过滤 用紫外可见分光 光度计测定溶液 中高三尖杉酯碱的浓度 计算吸附 量 Q 式中 为初始浓度 为平衡浓度 为溶液体积 为聚合物质量 2结果与讨论 2 1合成条件预研究 为获得高三尖杉碱酯印迹聚合物的优化合成条 件 本工作拟以分子印迹聚合物对模板分子的吸附 量作为考察指标 采用正交优化法进行合成条件优 化 影响聚合物性能的因素很多 这里主要考察了 溶剂 C H 3c N 用量 A 反应温度 B 功 能单体 M A A 用量 C 以及交联剂 EG D M A 用量 D 4 个因子 各因子和水平列于表 l 中 一 般常规实验方法 对于4 因子 3 水平需要 81次实验 才能找出优化条件 采用正交优化法 L9 3 正交 表1 只需要 9 次实验就可得 出优化条件 表 2 给 出 了正交测试结果 从表 2 可知 在所考察的4 个因 子中 功能单体用量 C 对印迹聚合物 的吸附量 影响最甚 其次是交联剂用量 D 溶剂用量 A 及合成温度 B 单从吸附量而言 最好的合成 条件是 C 3D 3A 3B 2 即溶剂 乙腈 用量 2 5 lL 表 1正交测试的因子和水平 学兔兔 w w w x u e t u t u c o m 第 1O 期 李辉等 沉淀聚合法制备高三尖杉酯碱印迹聚合物 1789 表 2正交测试结果 溶剂用量 温度 功能单体 交联剂用量 实验号 m L 用量 m m ol lnrI1ol 静态吸附值 m g g 温度 65 功能单体 M A A 用量 O 12 m m ol 交 联剂 EG D M A 用量 0 4 m m ol 要得到高吸附性能的分子印迹聚合物 仅考虑 单个变量对合成的影响是不够 的 通常因子与因子 之间存在着相互作用 它们共 同影响分子 印迹聚合 物的各项性能 2 2 因子间的相互作用对分子印迹聚合物吸附性 能的影响 2 2 1温度与其它因子间的相互作用对聚合物吸附 量的影响 图 1 a 显示了温度与溶剂用量间的相互作用 对聚合物吸附性能的影响 结果表明 在较高的聚 合温度 70 下 用 1 5 m L 乙腈作溶剂 所获分 子印迹聚合物吸附性能优于 2 5 n 乙腈溶剂 但当 聚合温度为 65 时 1 5 m L 乙腈溶剂制备的分子印 迹聚合物的吸附量远低于用 2 5 n 乙腈合成的印迹 聚合物 这一分析结果也与正交分析的结果相吻合 从图 1 b 可以看出温度与功能单体用量间的 相互作用对分子印迹聚合物吸附性能的影响 可以 发现 当聚合温度较高时 7O 增加功能单体 的用量 分子印迹聚合物吸附量反而减小 而在较 低的反应温度 65 下 功能单体用量增加 聚 合物的静态吸附量增加 表明低温及较大的功能单 体用量有利于获得较高吸附性能的高三尖杉酯碱 印 迹聚合物 图 l c 给出了温度与交联剂用量间的相互作 用对分子印迹聚合物吸附性能的影响 结果表明 在两种温度下 印迹聚合物的静态吸附量均随交联 剂用量的增加而增大 但可 以发现 当聚合温度较 低时 65 所得分子印迹聚合物具有较高的静态 吸附量 而较高的温度 70 却不利于改善分子 聚合物的吸附性能 这可能与温度对印迹聚合物交 联度的影响有关 温度高时 聚合物的交联程度高 导致 M IPs 内部传质困难 增加了模板分子到达结合 位点的难度 使 M IPs对模板分子的吸附量减少 功能单体 m m ol b c 图 1温度与溶剂用量 功能单体用量及交联剂用量间的相 互作用对聚合物吸附量的影响 m 0 2 2 3 2 3 3 2 2 3 2 3 3 2 L 2 3 2 3 2 3 卯 2 2 2 3 3 3 l 2 3 4 5 6 7 8 9 足 学兔兔 w w w x u e t u t u c o m l79O 化 工 进 展 2o09 年第 28 卷 2 2 2功能单体用量与溶剂用量及交联剂用量间的 相互作用对聚合物吸附性能的影响 图 2 a 给出了功能单体用量与溶剂用量间的 相互作用对分子印迹聚合物吸附性能的影响 结果 表明 溶剂用量为 1 5 m L 时 功能单体为 0 04 m m ol 制备的聚合物吸附性能优于功能单体为 0 12 m m ol 的聚合物 但是在溶剂用量 为 2 5 m L 时 功能单 体为 0 04 IIlIIlol 聚合物吸附性能低于功能单体为 0 12 m m ol的聚合物 而且在溶剂用量为 2 5 m L 时 功能单体为 0 12 m m ol 的聚合物的静态吸附值远远 大于功能单体为 0 04 m m ol 的聚合物的静态吸附 值 由此可以看出 功能单体和溶剂用量应有合适 的比例 在一定范围 内 增加功能单体 M M A 用量 制备的 M IPs 对模板分子具有较高的吸附性 能 但是功能单体用量过大会增加 M IPs 中随意分 布的功能基 一C O O H 形成大量的非特异性识 别点 从而使吸附能力下降 另外 也可能与生产 的印迹聚合物的粒径大小有关 图 2 b 表明了功能单体用量与交联剂用量的 相互作用对聚合物吸附性能的影响 可以看到 当 功能单体用量为 0 04 m m ol时 合成时使用 0 2 m m ol 交联剂得 到的聚合物吸附性能优于使用 0 4 m m ol 功能单体用量 m m o1 b 图 2功能单体用量与与溶剂用量 a 及交联剂用量 b 之间的相互作用对聚合物吸附性能的影响 交联剂的聚合物 但是在功能单体为 0 12 m m ol时 使用 0 2 m m ol 交联剂的聚合物吸附性能低于使用 0 4 m m ol交联剂的聚合物 而且在功能单体为 0 12 m m ol时 合成时使用 O 4 m m ol交联剂所得聚合物 的静态吸附值远大于使用 0 2 rnIIlol 交联剂所得聚 合物的静态吸附值 2 2 3交联剂用量与溶剂用量间的相互作用对聚合 物吸附性能的影响 图 3 显示了交联剂用量与溶剂用量间的相互作 用对高三尖杉酯碱印迹聚合物吸附性能的影响 结 果表明 当溶剂用量为 1 5 m L 时 用 0 2 m m ol交 联剂所获聚合物吸附性能优于用 0 4 m m ol交联剂 但是在溶剂用量为 2 5 m L 时 用 0 2 m m ol交联剂 合成的印迹聚合物吸附性能低于用 0 4 rIunol 交联 剂的聚合物 而且当溶剂用量为2 5 m L 时 交联剂 为 0 4 mm ol 的聚合物的静态吸附值远大于交联剂 为 0 2 m m ol的聚合物 这可能是由于增加交联剂用 量 可以提高聚合物的刚度 从而提高识别位点空 间形态 的稳定性 有利于提高 M IPs 对模板分子的 吸附 但当溶剂量少时 聚合物交联程度太高 可 能影响 M IPs 内部传质 增加模板分子到达结合位 点的难度 使 M IPs 对模板分子的吸附变弱 溶剂用量 m L 图3交联剂用量和溶剂用量间的相互作用对聚合物吸附性 能的影响 3 结 论 采用 4 因子 3 水平正交优化 以印迹聚合物对 模板分子的静态吸附量为考察指标 得到了沉淀聚 合法制备高三尖杉酯碱分子印迹聚合物的优化合成 条件及影响印迹聚合物吸附量的主要因子 在所考 察的 4 个因子中 功能单体用量 C 对 印迹聚合 物的吸附量影响最甚 其次是交联剂用量 D 溶剂用量 A 及合成温度 B 单从吸附量而言 最优的合成条件是 C 3D 3A 3B2 即溶剂 乙腈 用 学兔兔 w w w x u e t u t u c o m 第 1O 期 李辉等 沉淀聚合法制备高三尖杉酯碱印迹聚合物 l79 1 量 2 5 m L 温度 65 功能单体 M A A 用量 0 12 m m ol 交联剂 E G D M A 用量 0 4 m m ol 因子之 问相互作用的结果与正交实验测试结果相符 在合 成分子印迹聚合物时 除了要单独考察各因子对聚 合物的影响之外 还要考察因子之间的相互作用对 所得分子 印迹聚合物 的影响 参考文献 1 C ar0 E M arc e R M B 0唧 llf F et aI A ppli c ali on of p血ted p 0ly m ers t0 so ljd p h ase ex缸 ac tjo 玎o f c om p 0 un d s 丘0 m e刀 vjr咖en tal and bi o10gi c aI sam ples J 乃 加 一 日 ffc C 硎 括 2O06 25 2 143一 l54 2 Seller en B A llender C J M olec u1arly i rnpri nted p0lym ers A bridge to adva11c ed drug deIi Very J dv日 D rz曙 D e j R ev 博 2O 0 5 5 7 17 3 3 174 1 3 w ei S M oltnelli A M i zaikofr B M olec u1ar1y m p山 ted rnjc m and naflospheres f0r the selec ti Ve rc c o i ti on of 17 estradi 01 J f0 P D 伽 P c 肋 川 2 O 06 2 1 19 4 3 195 1 4 C laude B M o a P B ayoudl1b S et al Inlerest of m olec ular1y Im pr m ted polym ers the fi 曲t aga m st dopi ng E x c ti 0n of ta m Ox i fc n aI1d its m a n m etab O1 te flrom u ri ne f0llO w e d b y hi 曲 perf0rITlanc e li qui d c hm m atograpby w u V detec ti on JJ C 口 批 妙 2o08 81 88 1 l96 1 197 5 刘志航 浣石 蒋国平 等 分子印迹聚合物应用研究进展 科 技导报 2OO6 24 1 5 1 52 6 刘耀驰 项伟中 徐伟箭 分子印迹技术在固相萃取中的应用与展 望 化工学报 2OO4 55 10 1603 16o4 7 李琼 严军 李方 分子印迹聚合物吸附性能的影响因素探讨 JJ 化 学研究与应用 20o7 l9 5 551 552 8 梁小云 郭治安 王丹丹 等 吡虫啉分子印迹聚合物的合成及 固相萃取性能研究 J 分析试验室 20o8 27 5 9 12 9 张名楠 刘斌 徐金瑞 三丁基锡分子印迹聚合物的合成及吸附 性能的研究 海南大