苯丙氨酸衍生物分子印迹聚合物的制备及手性拆分研究
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分子印迹技术及研究进展摘要:分子印迹是制备具有分子特异识别功能聚合物的一种技术.近年来,这项技术取得了重大的突破和进展,影响到社会多很多领域。
本文介绍了分子印迹技术的基本原理与印迹聚合物的制备方法,综述了该技术在色谱、固相萃取、药物分析、生化分离、生物传感器技术以及生物催化方面的研究与应用,并对未来的发展方向进行了展望。
关键词:分子印迹技术,基本原理,研究进展,展望1.引言分子印迹技术(Molecular Imprinting Technique,MIT)是一种有效的在高度交联、刚性的聚合物母体中引入特定分子结合位点的技术[1]。
MIT是二十世纪八十年代迅速发展起来的一种化学分析技术,属于泛分子化学研究范畴,通常被人们描述为创造与识别“分子锁匙"的人工“锁”技术[2]。
分子印迹技术也叫分子模板技术,最初出现源于20世纪40年代的免疫学[2]。
近年来MIT发展十分迅速,主要是因为其有三大特点:即预定性、识别性和实用性。
由于分子印迹聚合物(Molecular Imprinted Polymer,MIP)具有抗恶劣环境的能力,表现出高度的稳定性和长的使用寿命等优点,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、膜分离技术等诸多领域展现了良好的应用前景[3-8],并由此使其成为化学和生物学交叉的新兴领域之一,得到世界注目并迅速发展。
近年来,已有一些文献介绍了这方面的理论和最新研究成果。
本文收集了很多有关分子印迹技术的文献.通过对这些文献的回顾,对分子印迹技术的基本原理和研究进展作了比较全面的评述,并对该领域未来的发展方向作出展望,旨在引起国内分析化学工作者对该领域研究的关注,以便更快地赶上国际先进水平.2.分子印迹技术的基本原理分子印迹技术是将模板分子又称印迹分子、目标分子与交联剂在聚合物单体溶液中进行聚合得到固体介质,然后通过物理或化学方法洗脱除去介质中的模板分子,得到“印迹”有目标分子空间结构和结合位点的MIP,在这种聚合物中形成了与模板分子在空间和结合位点上相匹配的具有多重作用位点的空穴,这样的空穴对模板分子具有选择性[9]。
摘要:分子印迹技术是制备对特定目标分子具有特异性识别能力的高分子材料的技术,所制备的高分子材料被称为分子印迹聚合物.分子印迹聚合物因具有预定性、识别性和实用性三大优点己]’一泛应用于分离、模拟抗体与受体、催化剂以及仿生传感器等方面和领域,显示出了]’一泛的应用前景.作者对分子印迹技术的发展历史、基木原理、分类、应用现状以及一些新的研究热点进行了综述.关键词:分子印迹技术;分子印迹聚合物;研究进展1分子印迹技术的基本原理分子印迹是制备对特定目标分子具有特异性识别能力的高分子材料的过程,目标分子又叫作模板分子或者印迹分子.分子印迹技术则是指为了获得在空间和结合位点上与目标分子相匹配的高分子材料的制备技术川.分子印迹聚合物的制备过程一般包括三个过程:cm首先根据模板分子选择合适的功能单体,并在致孔溶剂中使功能单体与模板分子通过两者官能团之间的相互作用(包括共价、氢键及其他一些弱作用)形成某种可逆复合物;(2)加入交联剂,在引发剂的作用下引发单体进行光聚合或热聚合,将模板分子与功能单体形成的可逆复合物“冻结”起来,使得模板分子被包埋在所形成的刚性高分子材料内;(3)采用物理或化学的方法将模板分子从高分子材料中洗脱出来,在模板分子所占据的空间位置和结构处遗留下来一个三维孔穴,该孔穴在尺寸、形状和结构方而与模板分子相匹配,同时由于功能单体具有与模板分子官能团互补的功能性官能团,因此所合成的分子印迹聚合物能够特异性的与模板分子进行识别和结合(见图1).因为分子印迹聚合物是根据模板分子“量身定做”的,因此分子印迹聚合物对模板分子(或结构类似物)具有较高的特异性识别能力,这种识别类似于生物学中酶和底物之间的相互作用,并且这种识别能力可以和(单克隆)抗体相媲美,分子印迹聚合物被MOSBACH教授形象地称为“塑料抗体”。
2分子印迹技术的分类按照功能单体与模板分子之间结合方式以及作用力的不同,分子印迹技术分为预组装法和自组装法两种(图2),在两者的基础上又衍生出了结合两种基本方法特点的结合法.2.i预组装法(又名共价法)在预组装法中,模板分子以可逆共价键的形式与功能单体结合并形成相应的复合物,复合物与交联剂交联聚合形成相应的高分子聚合物,最后通过化学方法使可逆共价键断裂而除去模板分子并得到相应的分子印迹聚合物.预组装法的优点是分子印迹聚合中的结合基团空间位置上精确固定并排列,使得所制备的分子印迹聚合物对目标化合物的结合力较强,专一性较高.其缺点是由于共价键作用较强,在分子识别和再生过程中结合和解离速度较慢,达到热力学平衡所需时间较长,不适于快速识别与分析.到目前为{卜,采用预组装的方法,研究人员己经成功制备腺A}吟、芳香化合物、糖类及其衍生物的分子印迹聚合物。
手性药物分析方法研究进展摘要:近年来,手性药物的分析已成为药学界的一个重要研究课题,并且不断出现新的检测技术,以满足日益增长的需求。
本文将深入探讨近十年来手性药物的检测技术,以期为临床提供更有效的诊断依据。
对比了目前现有的手性药物检测技术的优点和缺点,并对手性药物分析方法的发展做出了展望。
关键词:手性药物;分析方法;研究进展;引言:现今,超过半数的药物均具有手性结构,而这些手性药物中两种不同的对映体之间的生物活性差异十分明显:一种可以产生高效的结果,而另一种则可能产生低效或者有害的结果。
进入人体后两种对映体还可能相互转换,从而使得许多药物服用后会产生副作用。
随着科学技术的不断发展,手性药物的分离技术已经成为一种必不可少的工具,它可以有效地检测和分析药物的理化性质。
本文将深入探讨几种手性药物的分析技术,并结合相关的研究成果,为读者提供有效的参考和借鉴。
一、手性药物概述随着技术的进步,手性药物已经成为一种新型的药物,它们通过将手性中心引入其分子结构,形成一对相对的对映异构体,这种新型的药物已经被广泛应用于临床,占比高达40%~50%。
手性药物的药理作用可能出现(1)一种特定的对映体具有显著的药理效果,而另一种则没有;(2)两种对映体的药理效果相似,但其作用强度不尽相同;(3)两种对映体的药理效果相似,但其作用强度不尽相同。
手性药物的药代动力学特征表明,它们在人体内都具有显著的立体选择性。
因此,对于这类药物的分离、质量控制和疗效评估,都具有极其重要的意义。
二、手性药物分析技术(一)高效液相色谱法(HPLC)20世纪70年代以来,HPLC法已经成为药物分析领域最受欢迎的技术之一,它能够将不对称中心引入分子间,从而实现拆分手性药物对映体的目的。
其中,直接法也被称为手性固定相法,它是将不对称中心引入分子间,而间接法则是将不对称中心引入分子内部,通过分子间的相互作用,实现药物的有效分析,从而更好地揭示药物的结构和功能。
手性药物的合成与拆分的研究进展手性是自然界的一种普遍现象,构成生物体的基本物质如氨基酸、糖类等都是手性分子。
手性化合物具有两个异构体,它们如同实物和镜像的关系,通常叫做对映异构体。
对映异构体很像人的左右手,它们看起来非常相似,但是不完全相同。
目前市场上销售的化学药物中,具有光学活性的手性药物约占全部化学药40% } 50%,药物的手性不同会表现出截然不同的生物、药理、毒理作用,服用对映体纯的手性药物不仅可以排除由于无效(不良)对映体所引起的毒副作用,还能减少药剂量和人体对无效对映体的代谢负担,对药物动力学及剂量有更好的控制,提高药物的专一性,因而具有十分广阔的市场前景和巨大的经济价值[Dl1由天然产物中提取天然产物的提取及半合成就是从天然存在的光活性化合物中获得,或以价廉易得的天然手性化合物氨基酸、菇烯、糖类、生物碱等为原料,经构型保留、构型转化或手性转换等反应,方便地合成新的手性化合物。
如用乳酸可合成(R)一苯氧基丙酸类除草剂[}z}。
天然存在的手性化合物通常只含一种对映体用它们作起始原料,经化学改造制备其它手性化合物,无需经过繁复的对映体拆分,利用其原有的手性中心,在分子的适当部位引进新的活性功能团,可以制成许多有用的手性化合物。
2手性合成手性合成也叫不对称合成。
一般是指在反应中生成的对映体或非对映体的量是不相等的。
手J险合成是在催化剂和酶的作用下合成得到过量的单一对映体的方法。
如利用氧化还原酶、合成酶、裂解酶等直接从前体化合物不对称合成各种结构复杂的手性醇、酮、醛、胺、酸、酉旨、酞胺等衍生物,以及各种含硫、磷、氮及金属的手性化合物和药物,其优点在于反应条件温和、选择性强、不良反应少、产率高、产品光学纯度高、无污染。
手性合成是获得手性药物最直接的方法。
手J险合成包括从手性分子出发来合成目标手性产物或在手性底物的作用下将潜在手性化合物转变为含一个或多个手性中心的化合物,手性底物可以作为试剂、催化剂及助剂在不对称合成中使用。
手性氨基酸的合成及生物活性研究进展专业:物理化学学号:M110393 姓名:秦锦摘要:综述了近年来手性氨基酸的制备方法及其生物活性,包括化学拆分法、不对称合成法、结晶法、微生物法、酶法、配位萃取法、膜拆分法以及色谱法等制备方法,还介绍了手性氨基酸作为手性药物的生物活性作用,并对其研究的前景进行了展望。
关键词:手性,氨基酸,制备,拆分,生物活性随着人们对手性氨基酸的深入研究,发现有些物质的D-(-)-异构体和L -(+)-异构体在生物体中的活性差异很大。
对这一问题的探讨,有助于了解生命过程中药物作用的化学基础与生物基础。
本文综述了近年来手性氨基酸的制备方法及其生物活性作用,并展望了其研究的前景。
1 手性氨基酸化合物的制备方法1.1 化学拆分法DL-对羟基苯甘氨酸可用化学拆分剂进行拆分,常用的拆分剂有溴化樟脑磺酸a-苯基乙胺,酒石酸,脱氢枞胺等。
Yamada S.等用溴化樟脑磺酸(d-BCS)作为拆分剂,对DL-对羟基苯甘氧酸进行拆分,D-对羟基苯甘氨酸的收率可达92%。
但此法反应步骤长、收率低,关键是选择使用周期长、回收容易的拆分剂。
严兆明等应用嗜热菌蛋白酶通过酶促由DL-苯丙氨酸-I-C与Z-L-广丙氨酸合成Z-L-Ala-L-Phe-OMe(1-C)二肽,藉此达到消旋苯丙氨酸的拆分,然后将二肽用嗜热菌蛋白酶在N-甲基吗啉缓冲溶液中进行酶促水解反应,从而获得L-苯丙氨酸。
Umemura等开发了由麦芽假丝酵母不对称降解DL-丙氨酸生产制备D-丙氨酸的实用工艺。
最适降解条件为3O摄氏度、pH6.0、通风量1.0vvm和振荡(1200r /min)。
此工艺在200g/L DL-丙氨酸规模下,L-丙氨酸在40h内完全降解,剩余的D-丙氨酸可很容易地从反应混合液中分离出来,最终可得99.0%的化学纯和99.9%旋光纯度的D-丙氨酸90g。
Yokoaeki等以醛为原料,经Bucherer反应合成DL-5-取代乙内酰脲,然后用恶臭假单胞菌的二氢嘧啶酶催化选择性水解为N-氨甲酰D-氨基酸,再经化学法或酶法脱氨甲酰基得D-氨基酸,拆分DL-5-对羟基苯乙内酰胺生产D-对羟基苯甘酸,由30 g/L DL-5氨-对羟基苯乙内酰胺生产D-对羟基苯甘氨酸,收率达92%。
化工进展2008年第27卷第ll期CHEMICALINDUSTRYANDENGINEERINGPROGRESS・1703・手性拆分液膜及固膜的研究进展郑熙,胡小玲(西北工业大学理学院应用化学系,陕西西安710072)摘要:对外消旋体的手性拆分是获得单一对映体的有效途径,在诸多拆分方法中,膜拆分法以其能耗低、易连续操作,易工业放大的优点受到广泛关注,被认为是最有前途的方法。
本文将膜技术分为液膜和固膜两部分,分别介绍了两者在手性物质拆分中的研究进展,并总结了各种方法的优缺点,在此基础上提出了存在的问题和今后的研究方向。
关键词:手性拆分;外消旋体;液膜;固膜中图分类号:TQ028.8文献标识码:A文章编号:1000—6613(2008)11—1703—07DevelopmentofmembranesforchiralresolutionZHENGXi,HUXiaoling(DepartmentofChemistry,NorthwesternPolytechnicalUnive瑙ity,Xi’all710072,Shaanxi,China)Abstract:Racemeresolutionisthemainroutetogetpureenantiomer.Amonga11kindsoftheresolutionmethods,membraneresolutionmethodsareconsideredasthemostpromisingonesbecauseoftheirspecialadvantages,suchaslowenergyconsumption,continuousoperationmodeandconvenientup—scalingandSOon.Inthispaper,weconsidermembraneastwoparts:liquidmembranesandsolidmembranes,andintroducetheirdevelopmentinchiralresolutionrespectively.TheadvantagesanddisadvantagesofeachmethodalealSOsummarized.Moreover,theproblemswhichneedtoberesolvedandthetrendofdevelopmentarediscussed.Keywords:chiralresolution;raceme;fiquidmembraries;solidmembranes手性是自然界的本质属性之一。
分子印迹聚合物的制备及其应用王晓慧;张艳梅;于浩强;李良波;孟平蕊【摘要】介绍了分子印迹聚合物的原理、制备方法。
重点介绍了分子印迹聚合物在固相萃取、传感器、免疫分析、催化剂和膜技术等方面的应用研究进展。
%In this review,the principle,preparation of molecularly imprinted polymers were briefly described.Main introductions were on the development and application of the molecularly imprinted polymers in solid phase extraction,sensors,immunoassays,catalyst and membrane technique.【期刊名称】《上海塑料》【年(卷),期】2011(000)003【总页数】4页(P1-4)【关键词】分子印迹聚合物;固相萃取;传感器;免疫分析;催化剂;膜技术【作者】王晓慧;张艳梅;于浩强;李良波;孟平蕊【作者单位】济南大学化学与化工学院,山东济南250022;济南大学化学与化工学院,山东济南250022;济南大学化学与化工学院,山东济南250022;济南大学化学与化工学院,山东济南250022;济南大学化学与化工学院,山东济南250022【正文语种】中文【中图分类】TQ3210 前言分子印迹技术(molecular imprinting technique,MIT)是20世纪末出现的一种制备具有选择性和记忆效应的识别材料的技术。
1949年, Dickey[1]首先提出了“分子印迹”这一概念,随后1973年Wulff等[2]首先成功合成了对糖类化合物有较高选择性的共价型有机分子印迹聚合物,使这方面的研究有了突破性进展。
但其在分子识别领域的应用并没有展开,直到1993年Mosbach等在《Nature》上发表了有关茶碱分子印迹聚合物的研究报道[3],分子印迹技术才迅速发展,在全世界范围内得到了广泛的研究与应用。
分子印迹聚合物的制备方法及展望摘要:本文主要介绍了分子印迹聚合物的原理以及分子印迹聚合物的制备技术,并展望了分子印迹聚合物的发展前景。
关键字:分子印迹;分子印迹聚合物;制备技术分子印迹技术(molecular imprinting technique ,MIT) 又称分子烙印,是将高分子科学、材料科学、生物化学、化学工程等学科有机结合在一起,为获得在空间结构和结合位点上与模板分子完全匹配的聚合物(即分子印迹聚合物,molecular imprinting polymer ,MIP) 的一种新型实验制备技术。
1、分子印迹的基本原理由Pauling理论出发,当模板分子与聚合物单体接触时应尽可能的与单体形成多重作用点,如果通过聚合,这种作用会被固定下来,当模板分子被除去后,聚合物中就形成了与模板分子空间匹配的具有多重作用点的空穴,这样的空穴对模板分子具有选择性,这就是分子印迹的原理。
分子的印迹过程可由下列三步所组成:(1)在功能单体[1]和模板分子之间制备出共价的配合物,或形成非共价的加成产物[2]。
(2)对这种单体-模板配合物(或加成物)进行聚合。
(3)将模板分子从聚合物中除去。
分子印迹技术是20 世纪末出现的一种高选择性分离技术,通过印迹、聚合、去除印迹分子三步制备分子印迹聚合物(MIPs)[3],以其特定的分离机理而具有极高的选择性,可以作为高度专一的固相萃取材料。
2、分子印迹聚合物制备研究进展近年来,分子印迹技术受到了人们越来越多的关注,分子印迹聚合物的制备研究获得了很大的发展。
分子印迹聚合物的制备方法大致有:本体聚合、原位聚合、悬浮聚合、乳液聚合、溶胀聚合,表面聚合[4]。
2.1本体聚合[5]在早期大都分都采用本体聚合法制备MIPs,即把印迹分子、功能单体、交联剂和引发剂按一定比例溶于惰性溶剂,密封在一个真空的安培管中,经聚合制得棒状聚合物,经粉碎、过筛、洗脱等得到所需粒状MIPs。
邓茜珊等[6]采用分子印迹方法,以橙皮素为模板分子,乙二醇二甲基丙烯酸酯为交联剂,偶氮二异丁腈为引发剂,本体聚合方式制备了橙皮素分子印迹聚合物。