一种键合型手性氨基醇聚合物及其制备方法和应用转让专利

申请号 : CN201610072527.4

文献号 : CN105504159B

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发明人 : 刘丰良聂作兵刘锐利李翠钦冯思

申请人 : 中南大学

摘要 :

本发明公开了一种键合型手性氨基醇聚合物及其制备方法和应用,该键合型手性氨基醇聚合物由手性氨基酸衍生物单体通过酰胺基键合在改性硅胶上构成;其制备方法为:以L‑氨基酸为原料,依次经过甲酯化、苯基溴化镁加成,再通过丙烯酰氯引入双键,得到手性单体;手性单体与引入了双键的改性硅胶通过自由基聚合,即得;该工艺方法简单、原料来源广泛、成本低廉,有利于工业化生产;且键合型手性氨基醇聚合物具有耐有机溶剂及较高手性拆分性能,可以作为一种新型的HPLC手性固定相材料应用于手性化合物识别或拆分,弥补了现有手性拆分材料存在受流动相限制的缺陷。

权利要求 :

1.一种键合型手性氨基醇聚合物的应用,其特征在于:键合型手性氨基醇聚合物应用于R/S-α-苯乙胺对映体中R-α-苯乙胺的识别或拆分;或者,用于D/L-扁桃酸对映体中D-扁桃酸的识别或拆分;

所述键合型手性氨基醇聚合物由式5所示的手性单体与γ-甲基丙烯酸酯硅胶衍生物在自由基聚合引发剂及交联剂存在条件下,引发聚合反应,得到;其中,手性单体与γ-甲基丙烯酸酯硅胶衍生物的质量比为1:4~5;γ-甲基丙烯酸酯硅胶衍生物是由过量γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷与硅胶载体偶联反应得到;

其中,

R为异丁基、苯基或苯甲基。

2.根据权利要求1所述的键合型手性氨基醇聚合物的应用,其特征在于:进行识别或拆分时,按照键合型手性氨基醇聚合物与外消旋体的摩尔比为2~1:1投料。

说明书 :

一种键合型手性氨基醇聚合物及其制备方法和应用

技术领域

[0001] 本发明涉及一种用于手性拆分的手性高分子材料及其制备方法和应用,具体涉及一种含有L-氨基酸(L-亮氨酸、L-苯甘氨酸、L-苯丙氨酸)基团的键合型手性氨基醇聚合物高分子材料,属于功能高分子材料领域。

背景技术

[0002] 近年来,手性药物占据药物市场的份额越来越大,这类药物分子结构中一般含有一个或多个手性中心,以对映异构体的形式存在。手性在日常生活、生物化学和制药工业中扮演着重要的角色。在活的生物体内,一对对映体常常表现出不同的药效、毒理特性。现在普遍认为,有时两个对映体的药理作用是相加的,但更多的情况是一种对映体有活性(活性异构体),而另一种没有活性或活性很低(低活性异构体),甚至有较大的毒性或两种对映体的药效完全相反。因此为了提高人类用手性药物的安全性,研究新的手性拆分技术,开发新的手性拆分材料已经成为当今世界新药研发的关键领域。
[0003] 目前,大约有100多种手性识别材料已获得商品化,并且,由聚合得到的手性材料已被广泛地应用于手性对映异构体的识别。根据来源不同,高分子手性识别材料可以分为四类:第一类是自然存在的聚合物和它们的衍生物;第二类是利用手性单体人工合成聚合物;第三类是人工通过不对称合成方法合成单手螺旋高分子化合物;最后一类是单体和模板聚合成的分子印迹聚合物。相对于键合在基质表面上小分子而言,增加手性聚合物识别器在基质表面的量比较容易。因此合成的聚合物材料具有更高的样品承载能力,手性高分子聚合物(蛋白质分子除外)似乎是最适合制备的分离材料。由于高分子手性识别材料具有丰富的化学结构、便于手性识别的化学修饰、具有获得高手性识别性能的可能性,所以手性高分子聚合物的合成极具有吸引力。
[0004] 近年来,光学活性聚合物由于其具有独特的分子识别、不对称催化特性、光学拆分外消旋体的功能引起了广泛的关注。手性单体的聚合作用是用来合成光学活性聚合物的常用方法之一。有关合成的光学活性聚合物作为色谱拆分外消旋体的吸附剂的报道已经有很多,用天然存在或者合成的聚合物作为柱色谱的光学活性吸附剂已经成功的拆分了很多外消旋体。这类聚合物大部分都是通过下面两种方法来合成的。第一种方法是将光学活性基团引入到光学非活性的聚合物载体(聚苯乙烯,聚丙烯酰氯等)或不溶的基体上;第二种方法是光学活性单体与一些相应的交联剂的自由基共聚反应。
[0005] 在制药工业中,侧链部分带有手性氨基酸的手性聚合物作为手性固定相广泛地应用于药物的手性拆分。氨基酸及其衍生物不仅具有特性稳定、易得廉价及易于制备等优点,而且该类化合物结构多样性,可与底物分子形成氢键、π-π电子作用和疏水作用等不同分子间作用力,有利于以此类化合物为手性源合成的材料对多种底物分子进行识别/拆分,从而使该类手性材料具有一定通用性。天然存在的氨基酸大多是L-氨基酸,在制药与食品领域具有重要的作用,特别是L-亮氨酸。L-亮氨酸是生物体内的一种必需氨基酸。L-亮氨酸由于其叔丁基结构使其具有很强的疏水性,并且在形成α-螺旋结构与多肽和蛋白质稳定性中起着重要的作用。
[0006] 结构中有L-氨基酸的光学活性单体通过自由基聚合反应来合成手性聚合物的报道,在很久以前就存在。最早进行研究的是1974年Blaschke等(文献1.Blaschke G.Chem Ber,1974,107(1):237-252.)合成了具有光学活性侧基的聚丙烯酰胺,该聚合物对扁桃酸显示了很高的手性识别能力。
[0007] 光学活性聚合物在手性对映体制备与分离方面显示了巨大的优势,具有非常广阔的应用前景。目前,许多已商品化的氨基酸衍生物手性固定相是采用物理涂覆的方法将氨基酸衍生物固定在色谱基质上,这样会造成手性选择剂流失的问题,在实际应用中流动相组分受到较大的限制。这一缺点,也导致了有些溶解度非常低的甚至不溶的对映体在手性拆分中的局限性。采用化学键合的方法将手性选择剂通过化学键键合在基质表面可以弥补手性选择剂的流失,但是鲜有报道。Okamoto等(文献2.Okamoto Y,Suzuki K,Ohta K,Hatada K,Yuki H.J Am Chem Soc,1979,101(16):4763-4765.)通过不对称阴离子聚合反应在以正丁基锂和(-)-金雀花碱(Sp)形成的络合物作为手性催化剂的条件下合成了第一个光学活性仅来自于主链螺旋结构的乙烯基类聚合物-聚甲基丙烯酸三苯甲酯(PTrMA),成功应用于HPLC手性固定相,使得很多的对映体得以分离。然而,聚甲基丙烯酸酯的酯键在甲醇溶剂中容易裂开,尤其是在酸性条件下,这使得它很难被研究或长时间的使用其聚合物。
[0008] 因此,越来越多的人关注此类聚合物及其衍生物的手性拆分能力,急需研究出来一种拆分效果好、选择性高、成本低、适用范围广的拆分对映体的技术。

发明内容

[0009] 针对现有的商品化手性拆分材料作为手性固定相时存在受流动相限制、手性选择剂易流失及键合率低的缺陷,本发明的目的是在于提供一种具有高效手性拆分能力,且耐有机溶剂性能好,能避免手性选择剂流失的新型键合型手性氨基醇聚合物手性拆分高分子材料。
[0010] 本发明的另一个目的在于提供一种原料廉价、工艺简单、低成本制备上述键合型手性氨基醇聚合物手性拆分高分子材料的方法。
[0011] 本发明还有一个目的在于提供一种上述键合型手性氨基醇聚合物的应用,该手性氨基醇聚合物应用于手性化合物的拆分,方法简单,识别/拆分性能优越,拆分溶剂选择性广泛,在手性拆分领域中具有广泛的应用潜力。
[0012] 为了实现上述技术目的,本发明提供了一种键合型手性氨基醇聚合物,该键合型手性氨基醇聚合物具有式1结构单元:
[0013]
[0014] 其中,
[0015] R为乙基、苯基或甲基苯基;
[0016] 为硅胶载体。
[0017] 本发明的键合型手性氨基醇聚合物重复结构单元数在2~5之间。
[0018] 本发明的键合型手性氨基醇聚合物是在改性硅胶基质上通过酰胺基键合引入L-氨基酸衍生物手性基团,酰胺基具有很好的耐有机溶剂的特性,使得手性基团不会被有机溶剂溶解流失;同时引入的L-氨基酸衍生物基团,能够与手性化合物形成不同稳定性的非对映体分子,通过分子间作用力如氢键、空间位阻效应和π–π相互作用力等,使手性化合物达到拆分的目的。本发明的键合型手性氨基醇聚合物,可通过改变L-氨基酸衍生物手性基团在硅胶基质表面的键合量,进而调节手性拆分材料与被分离物质之间的识别、吸附等相互作用,从而实现该类材料的手性拆分功能。
[0019] 本发明还提供了一种制备所述的键合型手性氨基醇聚合物的方法,该方法包括以下步骤:
[0020] (1)式2结构L-氨基酸和甲醇在二氯亚砜作用下进行缩合反应,生成式3结构L-氨基酸甲酯盐酸盐,所述L-氨基酸甲酯盐酸盐与苯基溴化镁进行加成反应,得到式4结构手性氨基醇;所得手性氨基醇与丙烯酰氯进行酯化反应,得到式5结构手性单体;
[0021] (2)用过量γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷与硅胶载体进行偶联反应,即得γ-甲基丙烯酸酯硅胶衍生物;
[0022] (3)将(1)所得手性单体与(2)所得甲基丙烯酸酯硅胶衍生物在自由基聚合引发剂及交联剂存在条件下,引发聚合反应,即得;
[0023]
[0024]
[0025] 其中,R为乙基、苯基或甲基苯基。
[0026] 本发明制备方法的关键是通过设计合适的手性单体和改性硅胶,两者通过自由基聚合得到键合型手性氨基醇聚合物。本发明设计的手性单体分子结构中含有L-氨基酸衍生物手性基团和具有自由基反应活性的丙烯酰基,L-氨基醇衍生物手性基团赋予材料手性识别/拆分性能,C=C双键则便于手性单体与其它含有C=C双键的单体进行自由基共聚反应。而改性硅胶通过γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷与硅胶偶联,在硅胶上引入双键,可以与手性单体进行自由基反应。设计合成的键合型手性氨基醇聚合物,具有分子结构稳定,耐溶剂的优点,其经5~10%乙酸洗脱后,用水洗至中性能重新利用,使得手性拆分具有持续性,耐久性。
[0027] 优选的方案,缩合反应是在冰水浴环境中,将二氯亚砜滴加到L-氨基酸的甲醇溶液中,并保证二氯亚砜在30min内滴加完,再置于室温下反应24~40h。
[0028] 优选的方案,L-氨基酸与二氯亚砜的摩尔比为1:1.5~5。
[0029] 较优选的方案,L-氨基酸为L-亮氨酸、L-苯甘氨酸或L-苯丙氨酸。
[0030] 优选的方案,加成反应是在温度为25~35℃的条件下反应15~24h。
[0031] 优选的方案,L-氨基酸甲酯盐酸盐与苯基溴化镁的摩尔比为1:10~30。
[0032] 优选的方案,酯化反应是在保护气氛下,于25~30℃温度条件下反应10~24h。
[0033] 优选的方案,丙烯酰氯相对手性氨基醇过量。
[0034] 优选的方案,偶联反应是在氮气保护下,于70~90℃温度条件下反应8~16h。
[0035] 优选的方案,聚合反应是在温度为80~100℃条件下反应20~24h。
[0036] 优选的方案,手性单体与γ-甲基丙烯酸酯硅胶衍生物的质量比为1:4~5。
[0037] 优选的方案,手性单体与交联剂的摩尔比为9~10:1。
[0038] 优选的方案,手性单体与引发剂的摩尔比为90~100:1。
[0039] 优选的方案,引发剂为偶氮二异丁腈。
[0040] 优选的方案,交联剂为乙二醇二甲基丙烯酸酯。
[0041] 本发明还提供了所述的键合型手性氨基醇聚合物的应用,将键合型手性氨基醇聚合物应用于手性化合物识别或拆分。
[0042] 本发明的键合型手性氨基醇聚合物由于其分子结构侧链含有L-氨基酸衍生物手性基团,具有很强的手性识别能力,对手性药物具有一定的分离能力;另外,键合型手性氨基醇聚合物具有耐有机溶剂、结构稳定的特性,使拆分溶剂的选择更具有灵活性。
[0043] 优选的方案,键合型手性氨基醇聚合物与手性外消旋体的摩尔比为2~1:1。
[0044] 本发明的技术方案利用L-氨基酸作手性源,经甲酯化、格氏反应得到二齿L-氨基酸衍生物,再引入双键得到新型的酰胺化手性单体,然后,此类光学活性单体与修饰过的表面带有双键的改性硅胶进行自由基聚合反应得到手性拆分材料;其合成路线及目标产物结构式如下:
[0045]
[0046] 本发明通过自由基共聚制备键合型手性氨基醇聚合物方法包括:
[0047] 1、手性单体的制备:甲醇加入圆底烧瓶中,加入一定量的L-氨基酸悬浮于无水甲醇中,在冰水浴冷却条件下(温度控制在0℃以下),将过量的SOC12滴加到无水甲醇悬浊液中,其中L-氨基酸与氯化亚砜摩尔比为1:1.5~5,30min内滴完,然后转移至室温下搅拌反应24~40h;旋去溶剂,加入一定量的甲醇再旋干溶剂除尽生成的氯化氢及过量的氯化亚砜,干燥得到白色针状晶体L-氨基酸甲酯盐酸盐;
[0048] 无水四氢呋喃和一定量镁屑加入三颈瓶中,回流冷却,缓慢滴加溴苯与无水四氢呋喃混合溶液,溴苯与镁屑的摩尔比为1:1~2,加碘引发反应,搅拌回流20~40min,反应完全后,所得格氏试剂冷却备用;
[0049] 冰浴条件下,分批向上述格氏试剂中加入L-氨基酸甲酯盐酸盐,在25~35℃条件下,搅拌反应15~24h后,在0~5℃冰水浴冷却下,向反应液中缓慢滴加饱和氯化铵溶液,反应液用乙酸乙酯与水萃取分层,有机相用无水硫酸钠干燥过夜,旋去溶剂,经柱层析(石油醚:乙酸乙酯(体积比)=20:1)得到白色固体二齿手性氨基酸衍生物;取该产物于无水四氢呋喃中溶解后,加入三乙胺,冰浴下向反应液中缓慢滴加丙烯酰氯,二齿手性氨基醇、三乙胺与丙烯酰氯摩尔比为1:1.5~2:1~2;加毕,将反应体系转移至室温下搅拌反应过夜;旋去溶剂,加入一定量的水与乙酸乙酯萃取,有机相用无水硫酸钠干燥过夜,旋去溶剂,室温真空干燥过夜,得到浅黄色手性单体N-丙烯酰L-氨基酸-氨基醇;
[0050] 2、球形硅胶(已活化)悬浮于无水甲苯中,加入过量γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷,在氮气保护下,于70~90℃温度条件下反应8~16h,即得γ-甲基丙烯酸酯硅胶衍生物(γ-MAPS);
[0051] 3、键合型手性氨基醇聚合物高分子材料的制备:将γ-MAPS悬浮于无水甲苯中,按摩尔比单体:交联剂EDMA:引发剂AIBN=90~100:9~10:1称取药品并溶于无水甲苯中,加入单体物质的量的1~2%的引发剂AIBN,通氮气,再加入单体物质的量的9~10%的交联剂EDMA,通氮气,然后在80~100℃条件下反应20~24h,所得的键合型手性氨基醇聚合物粗产物依次用丙酮、甲醇洗涤数次或浸泡,即得到键合型手性氨基醇聚合物。
[0052] 相对现有技术,本发明的技术方案带来的有益技术效果:
[0053] (1)本发明的键合型手性氨基醇聚合物中L-氨基酸衍生物手性基团通过酰胺基键合在基体树脂上,此类材料具有很好物化稳定性,特别是具有耐有机溶剂的特性,可以避免在有机溶剂中手性基团流失的问题,具有更广泛的溶剂选择性,为手性药物拆分拓宽了溶剂选择范围,弥补现已商品化的手性拆分材料受溶剂选择限制的不足;且具有高效手性拆分能力,克服了现有的手性拆分材料拆分效果差的缺陷。
[0054] (2)本发明的键合型手性氨基醇聚合物合成原料价廉易得,且制备方法操作简便、快速,可以实现工业化生产。
[0055] (3)本发明的键合型手性氨基醇聚合物用于手性化合物识别或拆分的方法简单,识别/拆分性能优越,拆分溶剂选择性广泛,在手性拆分领域中具有广泛的应用潜力。

附图说明

[0056] 【图1】为本发明实施例1制备的键合型手性氨基醇聚合物高分子材料选择性吸附R/S-α-苯乙胺紫外吸收谱图;
[0057] 【图2】为本发明实施例1制备的键合型手性氨基醇聚合物高分子材料选择性吸附D/L-扁桃酸紫外吸收谱图;
[0058] 【图3】为实施例1γ-MAPS、键合型手性氨基醇聚合物的热失重曲线图。
[0059] 【图4】为本发明实施例2制备的键合型手性氨基醇聚合物高分子材料选择性吸附R/S-α-苯乙胺紫外吸收谱图;
[0060] 【图5】为本发明实施例2制备的键合型手性氨基醇聚合物高分子材料选择性吸附D/L-扁桃酸紫外吸收谱图;
[0061] 【图6】为实施例2γ-MAPS、键合型手性氨基醇聚合物的热失重曲线图。

具体实施方式

[0062] 下面的实施例可以使本专业技术人员更全面的理解本发明,但不以任何方式限制本发明权利要求的保护范围。
[0063] 实施例1
[0064] 手性单体的制备:485mL干燥甲醇加入1000mL圆底烧瓶中,30g(0.2287mo1)L-亮氨酸悬浮于无水甲醇中,在冰水浴冷却条件下,将过量的SOC12(80mL,1.102mo1)滴加到无水甲醇悬浊液中,30min内滴完,然后转移至室温下搅拌反应40h。旋去溶剂,加入一定量的甲醇再旋干溶剂除尽生成的氯化氢及过量的氯化亚砜,得到白色针状固体L-亮氨酸甲酯盐酸盐。30℃下,在1000mL三颈瓶中加入无水四氢呋喃200mL、镁屑(26.02g,1.0842mol),装上冷凝管和装有114mL溴苯与50mL四氢呋喃的滴液漏斗,未机械搅拌之前,将2mL溴苯(0.06mo1)的无水四氢呋喃溶液缓慢地滴入反应体系中,然后加入少量碘引发反应,待碘的颜色即将消失即反应引发后缓慢滴加滴液漏斗内剩余溴苯的四氢呋喃溶液,控制滴速,适当降温,使反应平稳微沸进行,30min内滴完,反应液的颜色逐渐由浅变深,水浴加热至47.5℃回流45min,使格氏反应进行完全,冷至室温备用。然后用冰水浴冷却制备的格氏试剂,冰水浴冷却下,分批加入L-亮氨酸甲酯盐酸盐(5g,0.0275mo1),10min内加完20g(0.11mol)L-亮氨酸甲酯盐酸盐,去冰水浴,将反应体系升温至35℃继续反应15h。反应完毕,在冰水浴冷却下,向反应液中缓慢滴加饱和氯化铵溶液,反应剧烈,反应液用乙酸乙酯与水萃取分层,有机相用无水硫酸钠干燥过夜,旋去溶剂,用适量的石油醚重结晶得到白色固体二齿手性氨基酸衍生物。100mL单颈瓶中加入58mL无水四氢呋喃,6.25mL(44.9mmol)三乙胺,10g(37.2mmol)二齿手性氨基醇,然后将反应体系置于恒温低温搅拌反应浴中,在0℃条件下,向反应溶液中缓慢滴加过量的丙烯酰氯(6mL,73.8mmol),30min内滴完,然后将反应体系转移至室温下搅拌反应过夜。旋去溶剂,加入一定量的水与乙酸乙酯萃取,有机相用无水硫酸钠干燥过夜,旋去溶剂,室温真空干燥过夜,得到浅黄色固体N-丙烯酰-L-亮氨酸-氨基醇11.2g,收率
93.3%,Rf=0.76(石油醚/乙酸乙酯=1:1);m.p224~226℃;1HNMR(CDCl3,400MHZ)δ:0.88~1.03[dd,6H,(CH3)2CH],1.26~1.29[m,1H,(CH3)2CH],1.52~1.64[m,2H,(CH3)2CHCH2],
5.18~5.23(m,1H,NHCH),5.84~5.91(m,1H,CH2=CH),6.03~6.23(dd,2H,CH2=CH),7.15~7.35(m,10H,ArH),7.54~7.56(d,1H,NHCH);IR(KBr)ν:3441,3282,3091,2949,2860,
1655,1613,1565,1489,1450,1370cm-1。
[0065] 甲基丙烯酸酯硅胶衍生物的制备:20.6435g球形硅胶(已活化)悬浮于150mL无水甲苯的250mL三颈瓶中,在氮气中,向反应体系中加入20mL(84.15mmol)γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷,反应混合物在干燥氮气下80℃反应12h。将反应混合物过滤,然后依次用100mL丙酮(4×25mL),100mL甲醇(4×25mL),100mL乙醇(4×25mL),50mL二氯甲烷(5×10mL)洗涤数次,室温真空干燥过夜,得到白色固体粉末γ-MAPS 23.8015g,键合量
15.3wt%;EA分析:2.33%(C),0.00%(N),0.44%(H);TG分析,失重12.09%,热失重曲线如下附图3说明。
[0066] 利用手性单体制备键合型手性氨基醇聚合物高分子材料:250mL三颈瓶中3.4886gγ-MAPS悬浮于60mL无水甲苯中。通入氮气,0.1mL EDMA、0.7140g(2.211mmol)单体与22mg(0.134mmol)AIBN在氮气保护下加入上述悬浮液中,80℃反应4h,回流8h,冷却至室温,将反应混合物过滤,然后依次用50mL丙酮(5×10mL),50mL甲醇(5×10mL),50mL EtOH(5×10mL)洗涤数次,真空干燥过夜,得到键合型手性氨基醇聚合物3.7070g,键合量6.2wt%;EA分析:4.38%(C),0.26%(N),0.53%(H);TG分析,失重18.91%,热失重曲线如下附图3说明。
[0067] 图3为γ-MAPS、键合型手性氨基醇聚合物的热失重曲线图:测试条件在氮气环境下,流速60mL/min,分析仪输出压力0.05Mpa,温度20~600℃,仪器的升温速率为20℃/min。温度范围在450℃到530℃区间内,(a)失重明显,失重率达12.09%,表明反应后,成功在硅胶上接枝了双键,为下一步进行单体接枝打下了基础。从(b)的失重曲线可以看出,失重分为三个阶段。首先是室温到300℃有较小的失重,归为水分及小分子的失去,因此,在300℃以下,(a)的结构很稳定,能够用于手性拆分实验;第二阶段300~500℃,失重率较大,主要是键合硅胶上的聚合物链的断裂,导致大部分聚合物组分失去而产生的失重;最后是温度范围500~620℃,有稍微的失重,应该归为剩余的键合到硅胶表面的剩余有机物不断失去造成的。结果表明,γ-MAPS(a)成功键合上了单体,可以作为键合型手性拆分材料对外消旋体进行选择性吸附分离性能的研究。
[0068] 实施例2
[0069] 手性单体的制备:冰水浴冷却下,将过量的SOC12(0.225mo1)滴加到150mL L-亮氨酸(0.075mo1)的甲醇悬浊液中,30min内滴完,然后转移至室温搅拌反应24h。旋去溶剂,加入一定量的甲醇再旋干溶剂除尽生成的氯化氢,得到白色针状固体L-亮氨酸甲酯盐酸盐13.3g。30℃下,在100mL三颈烧瓶中加入无水乙醚50mL、镁屑(0.06mol),装上冷凝管,滴液漏斗,向反应体系中先滴加2mL溴苯(0.06mo1)的乙醚溶液,加入碘引发反应,待碘的颜色消失即反应引发后缓慢滴加剩余的溴苯的乙醚溶液,维持反应平稳微沸进行,15min内滴完,水浴加热回流30min,使格氏反应进行完全,冷至室温备用.将制备的格氏试剂用冰水浴冷却,分批加入L-亮氨酸甲酯盐酸盐(15mmo1),5min内加完后,反应体系升温至30℃继续反应
24h.冰水浴冷却下向反应体系中滴加饱和氯化铵溶液,反应剧烈,反应液用乙酸乙酯与水萃取分层,有机相用无水硫酸钠干燥过夜,旋去溶剂,用适量的石油醚重结晶得到白色固体二齿手性氨基酸衍生物1.7g。50mL单颈瓶中加入5.8mL无水四氢呋喃,0.625mL(4.49mmol)三乙胺,1.0g(3.72mmol)二齿手性氨基醇,然后将反应体系置于恒温低温搅拌反应浴中,在
0℃条件下,向反应溶液中缓慢滴加过量的丙烯酰氯(0.6mL,7.38mmol),30min内滴完,然后将反应体系转移至室温下搅拌反应过夜。旋去溶剂,加入一定量的水与乙酸乙酯萃取,有机相用无水硫酸钠干燥过夜,旋去溶剂,室温真空干燥过夜,得到浅黄色固体N-丙烯酰-L-亮氨酸-氨基醇1.12g,收率93%,Rf=0.78(石油醚/乙酸乙酯=1:1);m.p 225~226℃;1H NMR、IR数据同实施例1所述.甲基丙烯酸酯硅胶衍生物的制备:10.3218g球形硅胶(已活化)悬浮于80mL无水甲苯的250mL三颈瓶中,在氮气中,向反应体系中加入10mL(42.08mmol)γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷,反应混合物在干燥氮气下80℃反应12h。将反应混合物过滤,然后依次用100mL丙酮(4×25mL),100mL甲醇(4×25mL),100mL乙醇(4×25mL),50mL二氯甲烷(5×10mL)洗涤数次,室温真空干燥过夜,得到白色固体粉末γ-MAPS 11.90g,键合量15.3wt%;EA分析:2.33%(C),0.00%(N),0.44%(H);TG分析,失重12.09%,热失重曲线如下附图6说明。
[0070] 利用手性单体制备键合型手性氨基醇聚合物高分子材料:250mL三颈瓶中3.4886gγ-MAPS悬浮于60mL无水甲苯中。通入氮气,0.1mL EDMA、0.7140g(2.211mmol)单体与22mg(0.134mmol)AIBN在氮气保护下加入上述悬浮液中,100℃反应24h,冷却至室温,将反应混合物过滤,然后依次用50mL丙酮(5×10mL),50mL甲醇(5×10mL),50mL EtOH(5×10mL)洗涤数次,真空干燥过夜,得到键合型手性氨基醇聚合物(c)3.9605g,键合量13.5wt%;EA分析:7.25%(C),0.51%(N),1.03%(H);TG分析,失重29.1%,热失重曲线如下附图6说明。
[0071] 图6为γ-MAPS、键合型手性氨基醇聚合物(c)的热失重曲线图:测试条件在氮气环境下,流速60mL/min,分析仪输出压力0.05Mpa,温度20~600℃,仪器的升温速率为20℃/min。温度范围在450℃到530℃区间内,(a)失重明显,失重率达12.09%,表明反应后,成功在硅胶上接枝了双键,为下一步进行单体接枝打下了基础。从(c)的失重曲线可以看出,失重分为三个阶段。首先是室温到200℃有较小的失重,归为水分及小分子的失去,因此,在200℃以下,(c)的结构很稳定,能够用于手性拆分实验;第二阶段200~550℃,失重率较大,主要是键合硅胶上的聚合物链的断裂,导致大部分聚合物组分失去而产生的失重;最后是温度范围550~620℃,有稍微的失重,应该归为剩余的键合到硅胶表面的剩余有机物不断失去造成的。结果表明,γ-MAPS(a)成功键合上了单体,可以作为键合型手性拆分材料对外消旋体进行选择性吸附分离性能的研究。
[0072] 本发明键合型手性氨基醇聚合物高分子材料的溶解性能测试:该材料在正己烷/异丙醇、甲醇、乙醇、二氯甲烷、四氢呋喃、氯仿、丙酮、乙酸、石油醚、丙酮等溶剂中不溶解。
[0073] 本发明还提供一种应用是将键合型手性氨基醇聚合物作为拆分材料用于手性化合物的选择性识别吸附。按照手性材料与外消旋体的摩尔比为2~1:1进行投料,称取手性材料于反应瓶中,加入40mL 1mg/mL的L型或D型单一对映体溶液,反应体系室温缓慢搅拌,然后于不同时刻准确地移取上清液,测其吸光度,根据校正曲线确定浓度。手性材料在不同时间对L型或D型单一对映体的吸附量Qt根据公式Qt=(C0-Ct)V/m计算,公式中,Qt为t时刻手性材料的吸附量(mg/g);C0为L型或D型单一对映体的初始浓度(mg/mL);Ct为t时刻L或D型单一对映体的浓度(mg/mL);V为溶液体积(mL);m为手性材料质量(g)。
[0074] 1、本发明键合型手性氨基醇聚合物手性高分子材料吸附选择性:称取手性材料0.1g于反应瓶中,加入40mL 1mg/mL的R-或S-α-苯乙胺对映体溶液,反应体系室温缓慢搅拌,然后于不同时刻准确移取上清液,测其吸光度,根据公式算出吸附量,作出R/S-α-苯乙胺紫外吸收谱图1、4。结果表明,本发明手性材料对R/S-α-苯乙胺表现出不同的吸附能力,更倾向于吸附R-α-苯乙胺,吸附前6h材料的吸附能力逐渐增加,至8h达到吸附平衡。
[0075] 2、本发明键合型手性氨基醇聚合物高分子材料吸附选择性:称取手性材料0.1g于反应瓶中,加入40mL 1mg/mL的L-或D-扁桃酸对映体溶液,反应体系室温缓慢搅拌,然后于不同时刻准确地移取上清液,测其吸光度,根据公式算出吸附量,作出D/L-扁桃酸紫外吸收谱图2、5。结果表明,本发明手性材料对D/L-扁桃酸表现出不同的吸附能力,更倾向于吸附D-扁桃酸,吸附前6h材料的吸附能力逐渐增加,至8h达到吸附平衡。