一种用于色氨酸手性拆分的β-环糊精固载纤维素膜的制备方法
【专利摘要】本发明提供一种用于色氨酸手性拆分的β-环糊精固载纤维素膜的制备方法，纤维素膜由于其分子结构本身具有较多可用于修饰的活性羟基并且便宜易得的优点被选为基膜材料。将β-环糊精化学键合在0.22μm孔径的纤维素膜上制得手性拆分膜。以外消旋色氨酸作为拆分对象，并对拆分效果进行表征，多层过滤后改性滤膜对DL-色氨酸几乎实现了完全拆分，获得D-色氨酸溶液。手性膜在12h内的拆分性能稳定性RSD达到3.4％，稳定性好。可广泛应用于化工医药分离领域。
【专利说明】—种用于色氨酸手性拆分的β-环糊精固载纤维素膜的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于色氨酸手性拆分膜的制备方法，通过合成和负载，制成用于手性拆分的膜，可广泛应用于化工医药分离领域。
技术背景
[0002]膜技术拆分法是利用膜内或膜外所含有的特定分离功能位点来拆分混旋混合物的。膜技术拆分法具有能耗低、操作简单、批处理量大、易连续操作、易工业放大、装置设计与系统应用灵活、大多数情况下是室温操作等优点。根据膜的形态将膜技术拆分法分为液膜拆分和固膜拆分两种。手性液膜存在一个难以克服的共同缺点，即稳定性较差，其工业应用一直受到很大限制。手性拆分固膜稳定性较好，因而成为膜法手性拆分的重点研究方向。手性固膜按膜材特性和制备工艺分为本体固膜、改性固膜、分子印迹固膜三类。本体固膜的膜材少，使用面窄。分子印迹膜专一性较强，每种分子印迹膜只能拆分一种手性物质，制备过程复杂。而改性固膜的可设计性好，分离效率高，使用面广，成为手性拆分固膜的重点研究方向。
[0003]β -环糊精作为手性选择剂具有如下优点:已有大量文献报道，β -环糊精及其衍生物成功分离的大量的手性物质，是一种广泛应用的手性拆分剂；β -环糊精与手性物质可以进行可逆的反应，反应强度适当；环糊精的酸碱稳定性好。利用修饰反应将环糊精固载到膜上面，利用膜分离进行手性分离已经引起了人们的注意。苏彩莲等以氧化铝陶瓷膜为钝化支撑，β -CD为手性选择剂的固体膜，拆分对象为D，L-苯丙氨酸，将D-苯丙氨酸和L-苯丙氨酸分别经膜过滤后利用UV判断其对两构型截留差异初步判定所制备的膜对苯丙氨酸具有拆分作用(苏彩莲，戴荣继，佟斌.环糊精修饰陶瓷管膜拆分氨基酸对映体.第二届膜科学与技术报告会会议论文.2005，09);戴荣继等以β_环糊精为手性选择剂，陶瓷膜为基膜材料，环氧氯丙烷为交联剂，拆分1-甲基_6，7- 二羟基-1，2，3，4，-四氢异喹啉所制备的膜随渗透时间的延长，手性识别能力逐渐下降，约9h后才达到平衡，通过一个膜单元的渗透实验，使R-salsolinol相对S-Salsolinol的比例由原来的0.87变为1.55 (戴荣继，苏彩莲，武海燕，邓玉林.β -环糊精手性膜分离1-甲基_6，7丐二羟基-1，2，3，4，-四氢异喹啉.2008，06;北京理工大学学报)。刘深等以β-CD为手性选择剂，分别采用乙酸纤维素(CA)和海藻酸钠(SA)为基膜材料，通过共混法制备CA/β-⑶、SA/β-⑶手性膜。用α-CD、苄基环糊精、对甲基苯磺酸环糊精、环糊精水溶性低聚物和2，4_ 二甲基β-CD与乙酸纤维素共混得到手性分离膜，色氨酸对映体分离率分别为6.57%,7.58%,7.85%,
8.02%,8.59%，苯丙氨酸对映体的分离率分别为7.68%,9.33%,9.07%,9.57%,9.85%。通过CA与β -CD反应得到化学交联膜，对色氨酸和苯丙氨酸进行了拆分，其结果显示:CA与β-⑶化学交联膜对色氨酸和苯丙氨酸的最大分离率分别达到9.9%和10.9%。(刘深，金志敏，吴礼光；基于环糊精手性膜的制备及其对色氨酸、苯丙氨酸对映体的拆分硕士论文，浙江工业大学；2013年06月)。
【发明内容】
[0004]本发明以商品化纤维素微滤膜为基膜材料，β -环糊精为手性选择剂，戊二醛为交联剂，将β_环糊精低聚物化学键合在纤维素微滤膜上，制成用于色氨酸手性拆分的膜。
[0005]本发明与现有技术相比具有如下优点:β -环糊精固载纤维素膜仅采用未衍生化的β_环糊精，简化了制备过程。基膜材料为普通的纤维素微滤膜，节约了生产成本。β_环糊精固载纤维素膜增强了膜手性拆分稳定性，避免了共混法制备的手性膜随过滤的进行而导致手性选择剂的流失。
【具体实施方式】:
[0006]下面结合实施案例，说明本发明的特征:
[0007]首先通过以下步骤制备β_环糊精固载纤维素膜，然后表征和评价膜的拆分性倉泛。
[0008]制备β -环糊精固载纤维素膜的步骤如下:
[0009](I)膜预处理:将0.22 μ m纤维素滤膜放入60mL纯净水中浸泡lh，将纯净水倒出，
滤膜备用。
[0010](2)氧化反应:将滤膜放入烧杯，加入高碘酸溶液(0.25mM，5mL)，置于恒温振荡器(25°C,150r/min)中恒温震荡汍。
[0011](3)交联固载反应:恒温震荡2h后，将烧杯中的高碘酸溶液倒出，用纯净水冲洗3次，将备用的含硫酸钠(0.7M)、硫酸(0.09M)和β -环糊精(0.1mM)混合溶液倒入装有滤膜的烧杯中，再将戊二醛溶液(0.1mM)在搅拌下逐渐滴加到上述混合溶液中，在恒温振荡器(50°C, 150r/min)中反应 2h。
[0012](4)还原反应:恒温震荡2h后，将烧杯中的环糊精与戊二醛溶液倒出，用纯净水冲洗3次。将氰基硼氢化钠(NaCNBH3)溶液(0.25mM)倒入装有滤膜的烧杯中，在恒温振荡器(20°C，150r/min)中恒温震荡2h。
[0013](5)2h后将溶液倒出，用纯净水冲洗3次。膜置于水中，在冰箱中2°C储存备用。
[0014]性能表征:
[0015]通过扫描电镜观察纤维素膜横切面(请见图1)和β -环糊精固载纤维素膜的横切面(请见图2)，进行对比后发现纤维素膜横切面和β_环糊精固载纤维素膜的横切面明显不一样，后者截面较粗糙，说明环糊精与戊二醛进行交联，环糊精聚合物固载在膜上。
[0016]拆分效果评价方法:
[0017]以外消旋色氨酸为拆分对象,外消旋色氨酸溶液(0.05g/L)在平板膜微型过滤装置上以压力驱动方式进行多次单向恒流(0.lmL/min)过滤，该装置有效过滤面积为36mm2。高效液相色谱(HPLC)用于监测滤液中D-色氨酸与L-色氨酸的浓度及两者浓度比，评价色氨酸溶液经过手性膜多次过滤后的拆分效果(如图3所示)。
[0018]手性拆分性能:
[0019](I)定性分析:由图3可知随着滤膜层数2、4、6、8、10、12、14的递增，L-色氨酸的峰面积相对于原液中L-峰面积逐渐地变小，而D-色氨酸的峰面积基本不变。前后出峰的峰面积相差逐渐增大，过滤第14层后，L-色氨酸构型体几乎消失。这个现象可以说明L-色氨酸构型体在拆分过程中容易被改性纤维素膜截留，而D-型体不易被截留，在压力作用下随着滤液流出，从而实现了色氨酸对映体的手性拆分，获得仅含D-色氨酸溶液。
[0020](2)定量分析:把对映体过量值e.e.(% )作为参数进行作图4:
[0021]着过滤层数的增加，e.e.值线性增加。说明多层过滤后改性滤膜对DL-色氨酸几乎实现了完全拆分，获得仅含D-色氨酸溶液。
[0022]手性膜在12h内的拆分性能重复性的RSD为3.4%，稳定性较好。
【专利附图】
【附图说明】
[0023]图1为纤维素膜横截面电镜图
[0024]图2为β -环糊精固载纤维素膜横截面电镜图
[0025]图3色氨酸溶液经手性膜过滤后HPLC色谱图
[0026]图4对映体e.e.值与过滤层数关系曲线。
【权利要求】
1.本发明提供一种用于色氨酸手性拆分的β-环糊精固载纤维素膜的制备方法，该方法分以下步骤: (1)首先进行膜预处理:将平均孔径0.1-0.8 μ m纤维素滤膜放入纯净水中浸泡0.5-2小时； (2)将滤膜放入0.1-0.4mM高碘酸溶液中，15_40°C恒温震荡1_3小时； (3)用纯净水将膜洗净，再将膜浸入备用的含0.35-1.7M硫酸钠、0.028-1.9M硫酸和0.05-2.5πιΜβ -环糊精混合溶液中，再将0.03-0.15mM戊二醛溶液在搅拌下逐渐滴加到上述混合溶液中，在15_40°C恒温震荡反应2-3小时； (4)还原反应:用纯净水将膜冲洗干净后，将膜浸入0.1-0.4mM氰基硼氢化钠溶液中，15-40°C恒温震荡2h ； (5)用纯净水将膜洗净后置于水中，在1_5°C条件下储存。
2.根据权利要求1所述的一种用于色氨酸手性拆分的β_环糊精固载纤维素膜的制备方法，其特征在于所述的β-环糊精固载纤维素膜仅采用未衍生化β-环糊精，简化了制备过程。
3.根据权利要求1所述的一种用于色氨酸手性拆分的β_环糊精固载纤维素膜的制备方法，其特征在于所述的基膜材料为普通的纤维素微滤膜，节约了生产成本。
【文档编号】B01D67/00GK104001431SQ201410102991
【公开日】2014年8月27日 申请日期:2014年3月20日 优先权日:2014年3月20日
【发明者】季一兵, 郝单单, 陈建秋 申请人:中国药科大学