一种基于计算机模拟的齐墩果酸分子印迹聚合物及其制备方法、用图
【技术领域】
[0001] 本发明属于高分子材料领域，具体设及一种齐墳果酸分子印迹聚合物制备方法及 用途。
【背景技术】
[0002] 齐墳果酸（Oleanolicacid, 0A)是一种五环Ξ祗类化合物，广泛分布于大约60 个科190种植物中。药理学研究证明0A具有保肝、降血脂、诱导肿瘤细胞调亡、抗氧化、抗 炎、降糖等多种药理活性，具有较高临床应用前景。
[0003] 由于齐墳果酸结构复杂，难W用合成法获得，所W从植物中提取是目前获得齐墳 果酸的常用制备方法。传统的提取(有机溶剂浸提、超临界流体萃取、微波辅助提取和超声 辅助提取）和分离纯化方法(硅胶柱层析、酸碱沉淀和氯仿萃取）存在着有机溶剂用量大、分 离效率低、溶剂残留严重、污染环境、产物纯度低和高劳动强度等不足。
[0004] 分子印迹聚合物（mole州larlyimprintedpolymers,MIPS)是通过分子印迹技 术制备的对特定目标分子具有选择性识别的聚合物材料。MIPS具有与目标分子空间结构互 补，官能团相互作用（氨键、离子或范德华力等）的聚合孔穴，对目标分子具有特异性的识别 能力。由于MIPS具有制备简单、物理化学性质稳定、容易保存、可反复使用等优点，在固相 萃取领域展现出良好的应用前景。
[0005] 经现有技术文献的检索发现，Zhang等在《Electroanalysis》2011, 23, 2446 -2455 上发表的文章"APolypyrrole-ImprintedElectrochemicalSensorBasedon Nan〇-Sn02/MultiwalledCarbonNanotubesFilmModifiedCarbonElectrodeforthe DeterminationofOleanolicAcid"中制备了齐墳果酸分子印迹传感器，用W检测实际 样品中齐墳果酸，但是此方法只适合用于检测，不能满足样品中齐墳果酸的提取和纯化需 求。张辉（山东农业大学硕±论文，2014年）采用本体聚合方法制备了 0A分子印迹聚合 物，用于提取木瓜中的0A，但本体聚合法存在后处理过程繁杂、产率低、模板去除困难、产 物形状不规则等缺点；且影响聚合物吸附性能，制备的MIPS对0A的吸附容量仅为1. 19 mg/g。周玲（中山大学硕±论文，2014年）采用表面聚合方法制备了OA-MIPs，作为固相吸 附剂应用于提取女贞叶中的0A，虽然提高了吸附量，但存在高的非特异性吸附（12. 5mg/ 邑）。Qien等在《Talanta，2012, 99, 959-965》中公布的"Molecularlyimprintedpolymers b曰sedonmulti-w曰liedc曰rbonη曰notubesforselectivesolid-phaseextr曰ctionof oleanolicacidfromtherootsofkiwifruitsamples" -文中，利用多壁碳纳米管制 备了OA-MIPs，并应用于提取雜猴桃中的0A，同样存在高的非特异性吸附等缺点（15. 9mg/ g)。Zhang等在《Sep.化rif.Technolo., 2011, 81, 411-417》公布了W〇A为模板、丙締 酷胺为单体、EGDM为交联剂，采用沉淀聚合方法制备了 0A-MIPs，MIPs和NIPs的吸附量分 别约为8. 61mg/g和1. 78mg/g，但是在OA-MIPs制备中采用了氯仿和甲醇（3:1，v/v)作为 致孔剂，导致产物的形状不规则，不适合作为作为填料装柱使用。另外，W上方法在MIPS制 备过程中多采用传统的实验方法去选择单体、溶剂及用量，实验针对性和预见性差，工作量 大、制备效率低，而且缺乏对聚合机理的认识。
[0006] 通过计算机模拟取代部分常规的实验，可大大减少合成条件的实验次数，减少不 必要的试剂和人工消耗，对于提高MIP的研发效率，W及MIP的亲和性和选择性都具有指导 作用。目前经检索有关于基于计算机模拟的0A分子印迹聚合物制备的报道。如李敏婷在 《计算机与应用化学》2014, 31，541-546中发表的文章"齐墳果酸分子印迹聚合物的计算机 模拟、制备及吸附性能研究"，但是他仅利用计算机模拟技术筛选了功能单体，而模板与功 能单体的摩尔比W及致孔剂的选择没有设及。
【发明内容】
[0007] 要解决的技术问题：现有的齐墳果酸（0A)印迹聚合物的制备方法中针对性和预 见性差、工作量大、制备效率低，本发明的目的是提供一种计算机模拟的0A分子印迹聚合 物及其制备方法、用途，从而理论指导MIP制备条件的筛选，提高印迹工作效率及MIPS的吸 附性能。
[0008] 本发明的另一个目的是提供一种制备简单、单分散性好、粒径均一印迹聚合物微 球的制备方法，克服现有分离纯化技术的不足，使其能够简单、快速、特异性地吸附0A，实现 对0A的选择性分离和高效富集。
[0009] 技术方案：针对上述问题，本发明公开了一种基于计算机模拟的齐墳果酸分子印 迹聚合物及其制备方法、用途，所述的基于计算机模拟的齐墳果酸分子印迹聚合物的制备 方法包括下述步骤： 步骤1 :计算机模拟齐墳果酸分子印迹聚合物预组装体系： W齐墳果酸（0A)为模板分子，分别Wα-甲基丙締酸（MAA)、4-乙締基化晚（4-V巧为 功能单体，乙腊、氯仿和四氨巧喃为致孔剂，运用量子化学方法模拟模板分子与不同功能单 体的分子印迹聚合物预组装体系的构型、能量及复合反应的结合能A仅W及单体与模板分 子在不同溶剂中的溶剂化能； 步骤2 :印迹聚合物的制备 参考步骤1的计算结果，将齐墳果酸和功能单体溶于致孔剂中充分混合，室溫下静置 4~她，得预聚合物；向预聚合物中加入交联剂和引发剂，混合后氮吹5~lOmin，密封，于 60~70 °C下聚合20~30h，得聚合物微球； 步骤3 :模板分子的洗脱： 将步骤2制备的印迹聚合物置于索式抽提器中，用体积比为8 : 2的甲醇与乙酸的混 合溶液洗脱12~2地，直至洗脱液中没有齐墳果酸为止，再用甲醇洗涂除去残留的乙酸； 步骤4 :印迹聚合物的干燥： 将步骤3所得的洗脱后聚合物在40~50°C下真空干燥，得齐墳果酸分子印迹聚合物。
[0010] 优选的，所述的步骤1中，模拟所用的软件为Gaussian09,模板和功能单体分子 的气相几何构型优化、溶剂化能计算均使用密度泛函b31yp2,在6-31G(d)3基组下进行；模 板与功能单体相互作用的结合能采用密度泛函b31yp在6-311++g(d,P)基组水平计算。
[0011] 优选的，所述的步骤2中，所述的功能单体为α-甲基丙締酸（MA)，模板与功能单 体的摩尔比为1:4~1:5 ;交联剂为摩尔比4:1的二乙締基苯（DVB)和二甲基丙締酸乙二醇 醋（EGDMA)，单体与交联剂的摩尔比为1:4~1:6 ;引发剂为偶氮二异下腊(AIBN)，引发剂 的量为单体和交联剂总质量的2%~4% ;致孔剂为乙腊+乙醇，其体积比为3:1，所述致孔剂 的体积为总反应体系体积的16~24倍。
[0012] 根据W上任一所述的一种基于计算机模拟的齐墳果酸分子印迹聚合物的制备方 法制备得到的齐墳果酸分子印迹聚合物。
[0013] 根据W上所述的齐墳果酸分子印迹聚合物在齐墳果酸制备过程中的用途。
[0014] 有益效果：通过计算机模拟取代部分常规的实验尝试，可W大大减少摸索合成条 件的实验次数和不必要的试剂和人工消耗，提高分子印迹聚合物的研发效率和吸附性能， 并有助于掲示分子印迹聚合物识别原理。
【附图说明】
[0015] 图1为本发明制备的齐墳果酸分子印迹聚合物的原理图； 图2为实施例1采用计算模拟得到的模板（0A)与功能单体分子（MAA, 4-VP)的优化构 型图. 图3为模板与功能单体分子的NB0电荷分布图； 图4为实施例1采用计算模拟计算得到的模板（0A)与单体(M、4-VP)W1:1摩尔比形 成的复合物构型； 图5为实施例1中采用计算机模拟计算得到的0A与4-VP的1:2复合物0A-2VP结构 (a);M自身缔合结构：2M-1 (b)，2M-2 (C); 图6为实施例1中制备的印迹聚合物红外光谱图.（a)齐墳果酸红外光谱图；(b)MIP红外光谱图；（C)MIP洗脱模板后的红外光谱图；（d)NIP红外光谱图； 图7为实施例1制备的分子印迹聚合物的表观形态扫描电镜图； 图8为实施例1制备的分子印迹聚合物的粒径分布图。
【具体实施方式】
[0016] 本发明技术方案不局限于一下所列举具体实施案例，还包括各具体实施案例的任 意组合。
[0017] 实施例1 (1)分子印迹聚合物预组装体系的模拟 (a) 利用Gaussian软件，使用密度泛函方法b31yp，在6-31G(d)级别下对模板分子和 功能单体的气相几何构型优化，确定每个优化的结构是极小点，对计算的分子结构进行频 率分析，所有分子均无虚频；Ξ个分子的优化结构如图2所示； (b) 在同一水平下，计算了分子的NB0电荷分布，用于分析模板和功能单体的可能结合 位点，Ξ个分子的电荷分布见图3。0A中含有一个簇基和一个径基，两个基团中的两个Η原 子和Ξ个0原子可分别作为质子给体和受体与功能单体中形成氨键。功能单体ΜΑ含有一 个簇基基团，簇基Η电荷为0. 5,且簇基上两个氧原子的电荷分别为-0. 60和-0. 71，表明该 功能单体不仅可W作为氨键供体或氨键受体与模板分子形成氨键，并且该功能分子可W通 过自身分子间作用形成氨键；4-VP分子化晚环上的Ν原子电荷数为-0. 45,可作为氨键受体 与模板结合形成氨键。
[0018] (c)采用ONIOM方法优化模板与功能单体相互作用组成的复合体系的结构并计算 其能量，通过结合能^巧t较模板和功能单体相互作用强弱，选择功能单体；模型采用密度 泛函b31yp方法在6-311++g化P)基组水平计算；采用半经验方法PM3来处理；结合能 的计算如式（2)所示：
(2) 式中，為mplex为复合物能量，媒mplate为模板能量，成?mer为功能单体能量； 齐墳果酸与各功能单体W1:1摩尔比形成的复合物构型见图4, 0A可与MAA有四种氨 键作用，从而生成四种复合物，其中MAA簇基与0A簇基形成0A/-MAA-1复合物有2个氨键 作用位点，因此形成的氨键作用力最强，结合能最高，复合物最稳定。4-VP与0A在1:1摩尔 时可形成两种氨键复合物。当4-VP与0AW2:1的摩尔比反应时，可W形成1种构象(见图 5)，该复合物的结合能为-68.93kj/mol(见表1)，说明复合物在构象理论上是稳定的。而 MAA与0AW2:1的摩尔比反应时，2个MAA分子可W通过分子间氨键作用结合在一起，易发 生自身分子缔合。（见图5)。 阳019] 表1. 0NI0M(；b31yp/6-