基于点击化学的分子印迹聚合物的制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于点击化学的分子印迹聚合物的制备方法，包括如下步骤：合成接枝双键的二氧化硅微球；将模板分子和功能单体溶解于溶剂中自组装，充分摇匀；向自组装的溶液中加入接枝双键的二氧化硅微球、巯基交联剂、引发剂和分散剂，使其发生聚合反应，得到表面包覆模板分子的分子印迹聚合物；洗涤表面包覆模板分子的分子印迹聚合物，除去其中包覆的模板分子后，干燥，得到分子印迹聚合物。本发明的基于点击化学的分子印迹聚合物的制备方法，在制备过程中使用含有巯基的交联剂，利用巯烯基点击化学结合分子印迹技术，使得反应条件温和，反应快速。并且大大地提高了制备得到的分子印迹聚合物对模板分子的吸附容量及选择性能。
【专利说明】
基于点击化学的分子印迹聚合物的制备方法
技术领域
[0001]本发明涉及分子印迹聚合物领域，尤其涉及一种基于点击化学的分子印迹聚合物的制备方法。【背景技术】
[0002]乙胺嘧啶在动物产品和水产品养殖中也有着广泛的应用，适量使用能增强动物的抗病能力，是一种广谱抗菌兽药，主要用于防治鸡球虫病、禽霍乱及仔猪白痢等。但是乙胺嘧啶在水产品体内具有高度的蓄积性，超出一定范围，人食用后破坏人的造血系统，造成溶血性贫血症，甚至有引起潜在致癌性的可能，同时对中枢神经系统有直接的毒性作用。英、 美早己明文规定禁用乙胺嘧啶等作饲料添加剂，日本对乙胺嘧啶残留量一律执行标准，但国内尚没有乙胺嘧啶残留的限量标准。因此，针对乙胺嘧啶有致癌的可能性和对神经中枢的毒害作用，特异性检测乙胺嘧啶是十分重要的。
[0003]高效液相色谱(HPLC)分析生物样品中的药物，一般使用C18柱，在注射进色谱柱前往往涉及到复杂的前处理，比如通过加酸或者有机溶剂沉淀降解，以及液液萃取和离线固相萃取。但是这些过程复杂而且耗时，药物也可能在样品前处理阶段损失，所以在这样情况下，需要产生一种对目标分子有选择性的材料。分子印迹技术是一种将分子识别位点引入聚合材料的制备技术。分子印迹技术分为分子预组装过程(即共价键结合作用)以及分子自组装过程(即非共价键结合用)。
[0004]而传统的分子印迹聚合的反应条件较苛刻，并且反应时间长。而点击化学技术合成过程简单，操作方便。利用巯烯基点击化学结合分子印迹技术能有效地避免传统分子印迹聚合的缺点。通过优化巯烯基点击反应合成分子印迹聚合物的反应条件，得到该反应的最优反应条件，大大地提高了该分子印迹聚合物的吸附容量及选择性能。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于克服现有技术中的缺点和不足，提供一种基于点击化学的分子印迹聚合物的制备方法。
[0006]本发明是通过以下技术方案实现的:基于点击化学的分子印迹聚合物的制备方法，包括以下步骤:
[0007](1)合成接枝双键的二氧化硅微球；
[0008](2)将模板分子和功能单体溶解于溶剂中自组装，充分摇匀；
[0009](3)向步骤(2)的自组装溶液中加入接枝双键的二氧化硅微球、巯基交联剂、引发剂和分散剂，使其发生聚合反应，得到表面包覆模板分子的分子印迹聚合物；
[0010](4)洗涤步骤(3)中得到的表面包覆模板分子的分子印迹聚合物，除去其中包覆的模板分子后，干燥，得到分子印迹聚合物。
[0011]相对于现有技术，本发明的基于点击化学的分子印迹聚合物的制备方法，在制备过程中使用含有巯基的交联剂，利用巯烯基点击化学结合分子印迹技术，使得反应条件温和，反应快速。并且通过优化巯烯基点击反应合成分子印迹聚合物的反应条件，得到该反应的最优反应条件，大大地提高了制备得到的分子印迹聚合物对模板分子的吸附容量及选择性能。
[0012]进一步，所述模板分子为乙胺嘧啶，所述功能单体为甲基丙烯酸。利用乙胺嘧啶与功能单体之间的非共价键作用，使乙胺嘧啶和甲基丙烯酸自组装。
[0013]进一步，所述模板分子与功能单体的摩尔比为1:1?1:3。
[0014]进一步，所述巯基交联剂为季戊四醇四-3-巯基丙酸酯，所述巯基交联剂与接枝双键的二氧化硅微球中的双键的摩尔比为1:2?2:1。
[0015]进一步，所述模板分子与功能单体的摩尔比为1:2,所述巯基交联剂与接枝双键的二氧化硅微球中的双键的摩尔比为1:1。在这一比例下制备得到的基于点击化学的分子印迹聚合物对模板分子的吸附性能及特异性识别能力最佳。
[0016]进一步，所述步骤(3)中还加入辅助交联剂，所述辅助交联剂为二季戊四醇五烯丙酸，所述辅助交联剂与巯基交联剂的摩尔比为1:3。加入辅助交联剂提高所述分子印迹聚合物的交联程度，进而形成足够的印迹位点，提高分子印迹聚合物的吸附量及印迹因子。
[0017]进一步，所述步骤(3)中引发剂为三乙胺，三乙胺调节pH=8引发反应，分散剂为甲苯。
[0018]进一步，所述接枝双键的二氧化硅微球的制备方法为:用稀盐酸将二氧化硅活化， 将活化二氧化硅分分散于溶剂中，加入3_(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷，加热至100-120°C，搅拌条件下回流20-28h后，抽滤后洗涤干燥，得到接枝双键的二氧化硅微球。
[0019]进一步，步骤⑵中，将乙胺嘧啶、甲基丙烯酸溶解于体积比为1:2的二甲基亚砜和甲苯的混合溶剂中自组装，超声分散，静置过夜;步骤(3)中，向步骤(2)的溶液中加入接枝双键的二氧化硅微球、分散剂、辅助交联剂二季戊四醇五烯丙酸，超声分散后，通入氮气除氧，然后加入季戊四醇四-3-巯基丙酸酯巯基交联剂，用三乙胺将混合溶液调节至pH=8,加热至25?40°C，反应2?8h后抽滤得到固体产物，洗涤干燥得到表面包覆模板分子的分子印迹聚合物。
[0020]进一步，所述步骤(4)中，用体积比为1:7的乙酸和甲醇溶液索氏提取，得到除去模板分子乙胺嘧啶的分子印迹聚合物，真空干燥，得到分子印迹聚合物。
[0021]为了更好地理解和实施，下面结合附图详细说明本发明。【附图说明】
[0022]图1是本发明基于点击化学的分子印迹聚合物的制备过程示意图。[〇〇23]图2是本发明实施例1中Si02、接枝双键的二氧化硅微球和所述分子印迹聚合物的红外光谱图，其中(a)代表Si02;(b)代表接枝双键的二氧化硅微球；(c)代表乙胺嘧啶分子印迹聚合物。[〇〇24]图3是本发明实施例1中所述分子印迹聚合物的SEM图。
[0025]图4是本发明实施例1中的分子印迹聚合物(MIP)和空白聚合物(NIP)分别对不同分子的选择性萃取容量图。
[0026]图5是本发明实施例1中的分子印迹聚合物对乙胺嘧啶循环吸附图。【具体实施方式】
[0027]本发明公开的基于点击化学的分子印迹聚合物的制备方法，包括以下步骤:[〇〇28](1)合成接枝双键的的二氧化硅微球；
[0029](2)将模板分子和功能单体溶解于溶剂中自组装，充分摇匀；
[0030](3)向步骤(2)的溶液中加入接枝双键的二氧化硅微球、巯基交联剂、引发剂和分散剂，使其发生聚合反应，得到表面包覆模板分子的分子印迹聚合物；
[0031](4)洗涤步骤(3)中得到的表面包覆模板分子的分子印迹聚合物，除去其中包覆的模板分子后，干燥，得到分子印迹聚合物；
[0032]本发明中，步骤(1)中所述的接枝双键的二氧化硅微球的制备方法如下:将二氧化硅微球在稀盐酸中活化，得到活化的二氧化硅。将活化的二氧化硅超声分散于溶剂中，加入 3_(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷，加热回流反应。反应完毕后抽滤，洗涤多次除去残留的溶剂和未反应的3_(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷。得到接枝双键的二氧化硅微球， 提供巯_烯基点击化学的双键官能团，能有效地避免传统分子印迹聚合的缺点。
[0033]模板分子与功能单体的比例直接影响分子印迹聚合物的形态和吸附性能。本发明中模板分子为乙胺嘧啶，功能单体为甲基丙烯酸。通过优化，模板分子乙胺嘧啶和功能单体甲基丙烯酸的摩尔比为1:2。
[0034]所述巯基交联剂为季戊四醇四-3-巯基丙酸酯，所述巯基交联剂与接枝双键的二氧化硅微球中的双键的摩尔比优选1:1。所述步骤(3)中优选再添加辅助交联剂二季戊四醇五烯丙酸，所述辅助交联剂与巯基交联剂的摩尔比为1:3。[〇〇35]所述引发剂为三乙胺，利用三乙胺调节pH=8引发反应。
[0036]相对于现有技术，本发明的基于点击化学的乙胺嘧啶分子印迹聚合物的制备方法，在制备过程中使用含有巯基的交联剂，利用巯烯基点击化学结合分子印迹技术，使得反应条件温和，反应快速。并且通过优化巯烯基点击反应合成分子印迹聚合物的反应条件，得到该反应的最优反应条件，大大地提高了制备得到的分子印迹聚合物对模板分子的吸附容量及选择性能。
[0037]实施例1
[0038]本实施例对基于点击化学的乙胺嘧啶分子印迹聚合物的制备方法进行详细的描述，以乙胺嘧啶为模板分子，甲基丙烯酸为功能单体，但并不以此限定本发明的保护范围。 所述模板分子和功能单体不局限于此。
[0039]请参阅图1，其是本发明基于点击化学的乙胺嘧啶分子印迹聚合物的制备过程示意图。本发明所述的基于点击化学的乙胺嘧啶分子印迹聚合物的制备方法，包括以下步骤:
[0040](1)合成接枝双键的的二氧化硅微球[0041 ] 称取5.0二氧化硅倒入250mL圆底烧瓶中，加入150mL的8mmol/L盐酸于80°C回流8h 进行活化，然后用去离子水洗至中性。在120°C真空干燥12h。[〇〇42]称取2.0g活化的二氧化硅加入到250mL三孔烧瓶中，再加入100mL甲苯，超声使之充分混合均匀，再加入2mL的3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷，加入磁子后在磁力搅拌器上搅拌并加热到100-120 °C，在氮气氛围下回流20-28h。反应完毕后用沙氏漏斗抽滤，依次用甲醇-水-甲醇各洗涤三次除去残留的甲苯和未反应的3_(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷。将所得产物置于80°C真空环境中8h干燥，得到合成接枝双键的二氧化硅微球。 [〇〇43](2)将模板分子乙胺嘧啶0.24g和功能单体甲基丙烯酸0.344mL溶解于10mL二甲基亚砜和20mL甲苯中，超声分散，静置过夜。
[0044](3)合成表面包覆模板分子的分子印迹聚合物
[0045]向步骤(2)的溶液中加入1 OOmg的接枝双键的二氧化硅微球、50mL甲苯、0.5mL二季戊四醇五烯丙酸，超声分散后，通入氮气10?40min除氧。然后加入0.8mL季戊四醇四-3-巯基丙酸酯巯基交联剂，用三乙胺将混合溶液调节至pH=8,加热至40°C，反应6h。反应结束后抽滤得到固体产物，用甲苯、丙酮、甲醇分别洗涤三次。将所得固体放置于真空干燥箱在40 °C下干燥24小时。其中，二季戊四醇五烯丙酸作为辅助交联剂，加入辅助交联剂有助于提高所述分子印迹聚合物的交联程度，进而形成足够的印迹位点，提高分子印迹聚合物的吸附量及印迹因子。[〇〇46](4)除去模板分子乙胺嘧啶
[0047]将步骤(4)中得到的固体，用体积比为1:7的乙酸和甲醇溶液索氏提取，得到除去模板分子乙胺嘧啶的分子印迹聚合物，真空干燥，制得基于点击化学的乙胺嘧啶分子印迹聚合物。
[0048]通过此种方法制备的分子印迹聚合物分子如下:
[0049]为了方便对比说明，除在制备过程中不添加模板分子乙胺嘧啶以外，采用同样的方法制备得到空白聚合物(NIP)，用于与本实施例中制得的分子印迹聚合物(MIP)对比分析。
[0050]请参阅图2,其是Si02、接枝双键的二氧化硅微球和所述乙胺嘧啶分子印迹聚合物的红外光谱图。从图2(a)中可知，S1-0-H峰、S1-0峰、S1-0-Si峰分别出现在954〇11'1796〇11 _1、1083〇11_1。图2(13)中0 =(:的伸缩振动峰出现在1631〇11_1和1381〇11_1，这说明成功合成了接枝双键的二氧化硅微球。图2 (c)中所述乙胺嘧啶分子印迹聚合物中出现大量杂峰，说明 Si02表明成功键合上聚合物。其中1200CHT1为S-C峰，说明点击反应成功发生，巯基与双键反应，形成了 S-C键。在1720CHT1特征峰属于交联剂二季戊四醇五烯丙酸和季戊四醇四-3-巯基丙酸酯中的C = 0基团，交联剂成功包覆在Si02上。
[0051]请参阅图3,其是本发明所述分子印迹聚合物的SEM图。二氧化硅表面包覆聚合物层后，仍为均一的球状。并且Si02表面形成了一层光滑均匀的分子印迹层，形成核-壳型结构，聚合物在Si02表面形成良好的包覆。所述乙胺嘧啶分子印迹聚合物的结构比表面积大， 厚薄均匀的分子印迹层有利于溶液传质和结合动力学。[〇〇52]请参阅图4,其是本发明的分子印迹聚合物(MIP)和空白聚合物(NIP)分别对不同分子的选择性萃取容量图，其中选取的分子依次为乙胺啼啶(pyrimethamine)、双酸A (bisphenol A)、磺胺啼啶(sulfadiazine)和氨苯蝶啶(triamterene)。从图中可知，分子印迹聚合物(MIP)对乙胺嘧啶的萃取量为14.5mg/g，而空白聚合物(NIP)对乙胺嘧啶的萃取量为4.5mg/g，说明了所述分子印迹聚合物对乙胺啼啶有较好的选择性，而所述分子印迹聚合物(MIP)和空白聚合物(NIP)分别对于双酸A、磺胺嘧啶和氨苯蝶啶的萃取量相差不大，且萃取量都较低，说明了相对于其他结构类似的物质，采用本发明的方法制备得到的分子印迹聚合物对乙胺嘧啶具有较好的选择性。[〇〇53]请参阅图5,其是本发明的分子印迹聚合物对乙胺嘧啶循环吸附图。从图中可知，经过多次循环吸附实验，分子印迹聚合物对乙胺嘧啶的吸附性能变化不大，说明所述分子印迹聚合物具有一定的重复利用性能。
[0054]相对于现有技术，本发明的基于点击化学的乙胺嘧啶分子印迹聚合物的制备方法，采用甲基丙烯酸作为功能单体，乙胺嘧啶作为模板分子，在制备过程中使用含有巯基的交联剂，利用巯烯基点击化学结合分子印迹技术，使得反应条件温和，反应快速。并且通过优化巯烯基点击反应合成分子印迹聚合物的反应条件，得到该反应的最优反应条件，大大地提高了制备得到的分子印迹聚合物对模板分子的吸附容量及选择性能。
[0055]实施例2
[0056]本实施例与实施例1步骤大体相同，不同之处在于步骤(2)中模板分子乙胺嘧啶和功能单体甲基丙烯酸的比例。[〇〇57]具体的，步骤(2)中，将模板分子乙胺嘧啶0.24g和功能单体甲基丙烯酸0.516mL溶解于10mL二甲基亚砜和20mL甲苯中，超声分散，静置过夜。
[0058]实施例3
[0059]本实施例与实施例1步骤大体相同，不同之处在于步骤(2)中模板分子乙胺嘧啶和功能单体甲基丙烯酸的比例。
[0060]具体的，步骤⑵中，将模板分子乙胺嘧啶0.24g和功能单体甲基丙烯酸0.173mL溶解于10mL二甲基亚砜和20mL甲苯中，超声分散，静置过夜。[0061 ] 实施例4
[0062]本实施例与实施例1步骤大体相同，不同之处在于步骤(3)中巯基交联剂和接枝双键的二氧化硅微球中双键的摩尔比例和辅助交联剂的用量。[〇〇63]具体的，步骤(3)中，向步骤(2)的溶液中加入lOOmg的接枝双键的二氧化硅微球、 50mL甲苯、4.lmL二季戊四醇五稀丙酸，超声分散后，通入氮气20min。然后加入0.4mL季戊四醇四-3-巯基丙酸酯巯基交联剂，用三乙胺将混合溶液调节至pH = 8,加热至40°C，反应4h。 反应结束后抽滤得到固体产物，用甲苯、丙酮、甲醇分别洗涤三次。将所得固体放置于真空干燥箱在40 °C下干燥24小时。
[0064]实施例5
[0065]本实施例与实施例1步骤大体相同，不同之处在于步骤(3)中巯基交联剂和接枝双键的二氧化硅微球中双键的摩尔比例、分散溶剂体积、反应温度及辅助交联剂的用量。 [〇〇66]具体的，步骤(3)中，向步骤(2)的溶液中加入lOOmg的接枝双键的二氧化硅微球、 100mL甲苯，超声分散后，通入氮气20min。然后加入1.6mL季戊四醇四-3-疏基丙酸酯疏基交联剂，用三乙胺将混合溶液调节至pH=8,25°C下反应8h。反应结束后抽滤得到固体产物，用甲苯、丙酮、甲醇分别洗涤三次。将所得固体放置于真空干燥箱在40°C下干燥24小时。
[0067]实施例6
[0068]本实施例与实施例1步骤大体相同，不同之处在于步骤(3)中分散溶剂体积、辅助交联剂的用量。[〇〇69]具体的，步骤(3)中，向步骤(2)的溶液中加入lOOmg的接枝双键的二氧化硅微球、 150mL甲苯、lmL二季戊四醇五稀丙酸，超声分散后，通入氮气20min。然后加入0.8mL季戊四醇四-3-巯基丙酸酯巯基交联剂，用三乙胺将混合溶液调节至pH = 8,加热至40°C，反应4h。 反应结束后抽滤得到固体产物，用甲苯、丙酮、甲醇分别洗涤三次。将所得固体放置于真空干燥箱在40 °C下干燥24小时。
[0070]本发明并不局限于上述实施方式，如果对本发明的各种改动或变形不脱离本发明的精神和范围，倘若这些改动和变形属于本发明的权利要求和等同技术范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变形。
【主权项】
1.基于点击化学的分子印迹聚合物的制备方法，其特征在于:包括以下步骤:(1)合成接枝双键的二氧化硅微球；(2)将模板分子和功能单体溶解于溶剂中自组装，充分摇匀；(3)向步骤(2)的自组装溶液中加入接枝双键的二氧化硅微球、巯基交联剂、引发剂和 分散剂，使其发生聚合反应，得到表面包覆模板分子的分子印迹聚合物；(4)洗涤步骤(3)中得到的表面包覆模板分子的分子印迹聚合物，除去其中包覆的模板 分子后，干燥，得到分子印迹聚合物。2.根据权利要求1所述的基于点击化学的分子印迹聚合物的制备方法，其特征在于:所 述模板分子为乙胺嘧啶，所述功能单体为甲基丙烯酸。3.根据权利要求2所述的基于点击化学的分子印迹聚合物的制备方法，其特征在于:所 述模板分子与功能单体的摩尔比为1:1?1: 3。4.根据权利要求1-3中任一权利要求所述的基于点击化学的分子印迹聚合物的制备方 法，其特征在于:所述巯基交联剂为季戊四醇四-3-巯基丙酸酯，所述巯基交联剂与接枝双 键的二氧化硅微球中的双键的摩尔比为1:2?2:1。5.根据权利要求4所述的基于点击化学的分子印迹聚合物的制备方法，其特征在于:所 述模板分子与功能单体的摩尔比为1:2,所述巯基交联剂与接枝双键的二氧化硅微球中的 双键的摩尔比为1:1。6.根据权利要求5所述的基于点击化学的分子印迹聚合物的制备方法，其特征在于:所 述步骤(3)中还加入辅助交联剂，所述辅助交联剂为二季戊四醇五烯丙酸，所述辅助交联剂 与巯基交联剂的摩尔比为1:3。7.根据权利要求1所述的基于点击化学的分子印迹聚合物的制备方法，其特征在于:所 述步骤(3)中引发剂为三乙胺，三乙胺调节pH=8引发反应，分散剂为甲苯。8.根据权利要求1所述的基于点击化学的分子印迹聚合物的制备方法，其特征在于:所 述接枝双键的二氧化硅微球的制备方法为:用稀盐酸将二氧化硅活化，将活化二氧化硅分 分散于溶剂中，加入3_(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷，加热至100_120°C，搅拌条件下 回流20-28h后，抽滤后洗涤干燥，得到接枝双键的二氧化硅微球。9.根据权利要求2所述的基于点击化学的分子印迹聚合物的制备方法，其特征在于:步 骤(2)中，将乙胺嘧啶、甲基丙烯酸溶解于体积比为1:2的二甲基亚砜和甲苯的混合溶剂中 自组装，超声分散，静置过夜;步骤(3)中，向步骤(2)的溶液中加入接枝双键的二氧化硅微 球、分散剂、辅助交联剂二季戊四醇五烯丙酸，超声分散后，通入氮气除氧，然后加入季戊四 醇四-3-巯基丙酸酯巯基交联剂，用三乙胺将混合溶液调节至pH=8,加热至25?40°C，反应 2?8h后抽滤得到固体产物，洗涤干燥得到表面包覆模板分子的分子印迹聚合物。10.根据权利要求2所述的基于点击化学的分子印迹聚合物的制备方法，其特征在于: 所述步骤(4)中，用体积比为1:7的乙酸和甲醇溶液索氏提取，得到除去模板分子乙胺嘧啶 的分子印迹聚合物，真空干燥，得到分子印迹聚合物。
【文档编号】C08F230/08GK106008856SQ201610512189
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年6月30日
【发明人】陈晓刚, 陈忻, 梁勇, 詹根权
【申请人】佛山科学技术学院