专利名称：一种分子烙印聚合物及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种新型分子烙印聚合物的制备方法。具体地说是以金属配合物作为功能单体，烙印分子和功能单体之间通过金属配位作用形成复合物，并采用带有三个乙烯基的三元交联剂来制备分子烙印聚合物的方法。
背景技术：
分子烙印技术是在模拟生物体内抗体和抗原相互作用时的“锁匙”作用原理的基础上发展起来的一种新型技术，利用该技术可以制备对特定化合物(即烙印分子或模板分子)具有“预定”分子识别能力的分子烙印聚合物。分子烙印技术兴起于20世纪七十年代，德国的G.Wulff[G.Wulff.Molecular imprinting in crosslinked materials with the aid of moleculartemplates-a wayto wards artificial antibodies Angew.Chem.Int.Ed.Engl.，1995，34，1812～1832]和瑞典的K.Mosbach[M.Kempe，K.Mosbach.Molecularimprinting used for chiral separations.J.Chromatogr.A，1995，694，3～13]分别奠定了共价型分子烙印和非共价型分子烙印的基础。
分子烙印聚合物的制备过程大致为首先，烙印分子和功能单体通过分子间的共价或非共价作用力形成可逆的化合物或复合物；然后，加入交联剂、引发剂于紫外光照射或加热条件下，交联聚合成具有三维网络结构的高分子聚合物，从而将该化合物或复合物固定在高分子聚合物的网络结构中；在一定条件下除去烙印分子后，在分子烙印聚合物中就形成了空间形状和官能团位置都与烙印分子相对应的“记忆”空穴，通过这样的空穴与烙印分子之间的特异性作用，达到分离、分析的目的。分子烙印聚合物具有制备方法简单、物理和化学稳定性好以及对烙印分子具有“预定”选择性等优点，在对映体分离、模拟抗体、模拟生物传感器、催化及有机合成等方面的应用受到越来越广泛地重视。
目前绝大多数的分子烙印聚合物是通过非共价分子烙印技术制得的，使用的功能单体有丙烯酸、甲基丙烯酸、三氟甲基丙烯酸、丙烯酰胺、乙烯基吡啶等，功能单体和烙印分子之间一般通过静电作用、氢键、疏水作用、范德华力等非共价作用形成复合物。因此，非共价分子烙印一般要在非极性或弱极性的有机溶剂(如氯仿、二氯甲烷等)中进行，极性溶剂(如甲醇)会干扰烙印分子和功能单体之间的氢键、静电等非共价作用。这使得利用非共价分子烙印方法难以制备水溶性目标分子的分子烙印聚合物，限制了分子烙印聚合物在水体系中的应用；另外，由于上面提到的非共价作用力相对较弱，非共价烙印聚合物的选择性相对较低。
发明内容
本发明的目的是提供一种在极性溶剂中制备高选择性分子烙印聚合物的方法，解决非共价分子烙印不能在极性溶剂中进行的问题，并提高分子烙印聚合物的选择性。
为实现上述目的，本发明提供了一种分子烙印聚合物，其特征在于所述分子烙印聚合物是将目标分子、作为功能单体的金属配合物、作为交联剂的三甲氧基丙烷三甲基丙烯酸酯，在极性有机溶剂中聚合而成的。
本发明分子烙印聚合物中，作为功能单体的金属配合物由可聚合的配体与金属离子组成。
本发明分子烙印聚合物中，可聚合的配体是指乙烯基苄基亚胺二乙酸、乙烯基吡啶、烯丙基胺等。
本发明分子烙印聚合物中，金属离子是指Cu(II)、Co(II)、Ni(II)、Zn(II)等过渡金属离子。
本发明分子烙印聚合物中，目标分子为α-羟基酸、α-氨基酸、β-羟基胺等含有双配位基团的分子。
本发明还提供了上述分子烙印聚合物的制备方法，其特征在于将目标分子、作为功能单体的金属配合物、作为交联剂的三甲氧基丙烷三甲基丙烯酸酯，在极性有机溶剂中进行聚合。
本发明分子烙印聚合物的制备方法中，作为功能单体的金属配合物由可聚合的配体与金属离子组成。
本发明分子烙印聚合物的制备方法中，可聚合的配体是指乙烯基苄基亚胺二乙酸、乙烯基吡啶、烯丙基胺等。
本发明分子烙印聚合物的制备方法中，金属离子是指Cu(II)、Co(II)、Ni(II)、Zn(II)等过渡金属离子。
本发明分子烙印聚合物方法中，目标分子为α-羟基酸、α-氨基酸、β-羟基胺等含有双配位基团的分子。
本发明以可聚合的金属配合物作为功能单体，烙印分子与功能单体之间通过金属配位作用形成复合物，并采用交联度较高的三元交联剂制备对烙印分子具有“预定”选择性的分子烙印聚合物。
制备分子烙印聚合物时，一般根据烙印分子和功能单体之间作用力的性质来选择聚合溶剂。在非共价分子烙印中，功能单体和烙印分子之间通过静电作用、氢键、疏水作用、范德华力等非共价作用形成复合物，因此非共价分子烙印一般在非极性或弱极性溶剂中进行，而不能在极性溶剂(如甲醇)中进行。本发明以可聚合的金属配合物作为功能单体，烙印分子和功能单体之间通过配位作用形成复合物，使得分子烙印聚合物可以在极性溶剂中制备。
分子烙印聚合物对烙印分子的选择性受许多因素的影响，其中，烙印分子和功能单体之间作用力的强度是非常重要的因素。烙印分子和功能单体之间的作用力越强，烙印分子与功能单体形成的复合物就越稳定，在聚合过程中复合物的构型就越容易保持，烙印空穴对烙印分子的识别能力就越强，分子烙印聚合物的选择性就越高。本发明中，烙印分子和功能单体通过较强的金属配位作用形成复合物，有利于制备高选择性的分子烙印聚合物。
交联剂是影响分子烙印聚合物选择性的又一重要因素。交联剂的种类和用量直接影响聚合物的交联度。在一定范围内，交联剂分子中含有的乙烯基数目越多，交联剂的用量越大，聚合物的交联度就越大，就越有利于保持分子烙印聚合物的烙印空穴的构型，分子烙印聚合物的选择性就越高。以金属配合物作为功能单体制备分子烙印聚合物时，由于体系中存在的金属离子能干扰自由基聚合反应，使得制备的分子烙印聚合物的交联度较低，限制了金属配位分子烙印聚合物的应用范围(如在带压条件下不能使用)，并降低了它的选择性。本发明采用带有三个乙烯基的三甲氧基丙烷三甲基丙烯酸酯(TRIM)作为交联剂，大大提高了分子烙印聚合物的选择性。
本发明首次采用金属配合物作为功能单体、TRIM作为交联剂制备了高选择性的分子烙印聚合物。采用本发明所涉及的方法，可以在极性溶剂中制备对烙印分子具有“预定”选择性的分子烙印聚合物，该聚合物可直接作为高效液相色谱固定相，并实现烙印分子对映体的基线分离，其选择性优于那些烙印分子和功能单体以氢键和/或静电作用等非共价作用结合的分子烙印聚合物[O.Ramstrom，L.I.Andersson，K.Mosbach.Recognition sitesincorporating both pyridinyl and carboxy functionalities prepared by molecularimprinting.J.Org.Chem.，1993，58，7562～7564]。
本发明所涉及的制备金属配位分子烙印聚合物的方法适用于制备含有双配位基团的目标分子(如α-羟基酸、α-氨基酸、β-羟基胺等)的分子烙印聚合物。本发明制备的分子烙印聚合物具有较高的选择性，可用于目标分子的分析、分离，包括对映体分离、选择性富集、样品纯化等。
具体实施例方式下面通过实例对本发明进行具体阐述，但并不局限于此。
实施例1、以乙烯基苄基亚胺二乙酸-Cu(II)(Cu-VBIDA)为功能单体的L-扁桃酸分子烙印聚合物(MIP1)的制备及评价(1)MIP1的制备将烙印分子L-扁桃酸和功能单体Cu-VBIDA溶解在甲醇中，用氢氧化钠的甲醇溶液调溶液的pH为7-11，搅拌48小时后，离心分离。将上清液(约10ml)与交联剂TRIM、引发剂AIBN混合，经超声溶解，充氮脱氧后密封，40～60℃水浴反应12小时以上，得到坚硬的蓝色固体产物。该产物用50％的甲醇水溶液(盐酸调pH＜1)洗至聚合物不显蓝色后，用蒸馏水洗至聚合物呈中性，干燥。然后加入适量的Cu(II)的溶液中，振荡24h，离心分离，用蒸馏水洗至溶液不显蓝色，干燥，得到蓝色颗粒状的分子烙印聚合物。MIP1的组成见表1。
(2)MIP1的评价采用高效液相色谱法评价MIP1。以甲醇为匀浆液和顶替液将MIP1装入150×4.6mm色谱柱中，用甲醇冲洗过夜。进样体积为2μl，样品浓度3mg/ml，检测波长254nm，流动相流速0.5ml/min，以水测死时间。评价结果见表1。
实施例2、以乙烯基吡啶-Cu(II)(Cu-VP)为功能单体的L-扁桃酸分子烙印聚合物(MIP2)的制备及评价(1)采用例1的制备方法，以Cu-VP为功能单体制备MIP2，其组成见表1。
(2)采用例1的方法评价MIP2。评价结果见表1。
实施例3、以烯丙基胺-Cu(II)(Cu-allylamine)为功能单体的L-扁桃酸分子烙印聚合物(MIP3)的制备及评价(1)采用例1的制备方法，以Cu-allylamine为功能单体制备MIP3，其组成见表1。
(2)采用例1的方法评价MIP3。评价结果见表1。
实施例4、以Cu-VBIDA为功能单体的L-苯丙氨酸分子烙印聚合物(MIP4)的制备及评价(1)采用例1的制备方法，以Cu-VBIDA为功能单体、L-苯丙氨酸为烙印分子制备MIP4，其组成见表1。
(2)由于L-苯丙氨酸在MIP4上保留太强，因此以Zn(II)取代MIP4上的Cu(II)进行评价。评价方法参照例1，评价结果见表1。
实施例5、以Cu-VBIDA为功能单体的L-麻黄碱分子烙印聚合物(MIP5)的制备及评价(1)参照例1的制备方法，以Cu-VBIDA为功能单体、L-麻黄碱为烙印分子、甲酰胺和甲醇为聚合溶剂，在0℃、366nm紫外光照射下制备MIP5，其组成见表1。
(2)采用例1的方法评价MIP5。评价结果见表1。
实施例6、以乙烯基苄基亚胺二乙酸-Co(II)(Co-VBIDA)为功能单体的L-扁桃酸分子烙印聚合物(MIP6)的制备及评价(1)采用例1的制备方法，以Co-VBIDA为功能单体制备MIP6，其组成见表1。
(2)采用例1的方法评价MIP6。评价结果见表1。
实施例7、以乙烯基苄基亚胺二乙酸-Ni(II)(Ni-VBIDA)为功能单体的L-扁桃酸分子烙印聚合物(MIP7)的制备及评价(1)采用例1的制备方法，以Ni-VBIDA为功能单体制备MIP7，其组成见表1。
(2)采用例1的方法评价MIP7。评价结果见表1。
表1各金属配位分子烙印聚合物的组成及评价结果
a)流动相组成为60∶40的甲醇/30mM Na2HPO4缓冲溶液(pH8.0)；b)无选择性；c)流动相组成为60∶40的甲醇/30mM Na2HPO4缓冲溶液(pH3.9)；d)流动相组成为20mM KH2PO4(pH5.7)水溶液；e)无选择性；f)流动相组成为10mM Na2HPO4水溶液(pH7.2)；g)流动相组成为60∶40的甲醇/30mM Na2HPO4缓冲溶液(pH7.0)。
权利要求
1.一种分子烙印聚合物，其特征在于所述分子烙印聚合物是将目标分子、作为功能单体的金属配合物、作为交联剂的三甲氧基丙烷三甲基丙烯酸酯，在极性有机溶剂中聚合而成的。
2.按照权利要求1所述分子烙印聚合物，其特征在于所述作为功能单体的金属配合物由可聚合的配体与金属离子组成。
3.按照权利要求2所述分子烙印聚合物，其特征在于所述可聚合的配体是指乙烯基苄基亚胺二乙酸、乙烯基吡啶、烯丙基胺等。
4.按照权利要求2所述分子烙印聚合物，其特征在于所述金属离子是指Cu(II)、Co(II)、Ni(II)、Zn(II)等过渡金属离子。
5.按照权利要求1～4之一所述分子烙印聚合物，其特征在于所述目标分子为α-羟基酸、α-氨基酸、β-羟基胺等含有双配位基团的分子。
6.一种权利要求1所述分子烙印聚合物的制备方法，其特征在于将目标分子、作为功能单体的金属配合物、作为交联剂的三甲氧基丙烷三甲基丙烯酸酯，在极性有机溶剂中进行聚合。
7.按照权利要求6所述分子烙印聚合物的制备方法，其特征在于所述作为功能单体的金属配合物由可聚合的配体与金属离子组成。
8.按照权利要求7所述分子烙印聚合物的制备方法，其特征在于所述可聚合的配体是指乙烯基苄基亚胺二乙酸、乙烯基吡啶、烯丙基胺等。
9.按照权利要求7所述分子烙印聚合物的制备方法，其特征在于所述金属离子是指Cu(II)、Co(II)、Ni(II)、Zn(II)等过渡金属离子。
10.按照权利要求6～9之一所述分子烙印聚合物，其特征在于所述目标分子为α-羟基酸、α-氨基酸、β-羟基胺等含有双配位基团的分子。
全文摘要
一种分子烙印聚合物及其制备方法，其特征在于用金属配合物作为功能单体，采用三甲氧基丙烷三甲基丙烯酸酯作为交联剂，烙印分子和功能单体之间通过金属配位作用形成复合物。聚合反应可以在极性溶剂中进行，制备的分子烙印聚合物具有很高的选择性，可以实现烙印分子对映体的基线分离。
文档编号C08F226/00GK1663974SQ20041002132
公开日2005年9月7日 申请日期2004年3月2日 优先权日2004年3月2日
发明者刘莺, 丁国生, 王俊德, 李京华, 陈兆安, 丛润滋 申请人:中国科学院大连化学物理研究所