专利名称：甲基膦酸二甲酯分子印迹聚合物微球的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种生物工程技术领域，具体涉及一种分子印迹聚合物的制备方法。
背景技术：
有机磷农药是目前使用最广泛的化学农药，该农药杀伤力强，难于防护，一直是化学探查领域的研究热点。环境中残存的有机磷类农药在生物体内与胆碱酯酶形成磷酰化胆碱酯酶，使胆碱酯酶活性受抑制，导致神经功能紊乱，甚至出现死亡。甲基膦酸二甲酯(dimethyl methyl phosphonate, DMMP)属于有机磷农药的模拟剂，它具有与有机磷农药分子结构相似、毒性小、操作安全等特点，而且含有对有机磷毒剂检测非常重要的_P=0、-p-ο-键，对其进行深入研究，能够为建立有效的检测有机磷毒剂的方法提供参考和依据。目前甲基膦酸二甲酯(DMMP)的检测方法主要有气相色谱法、液相色谱法、传感器法等。通常气相色谱法、液相色谱法这些方法均存在样品前处理繁琐、耗时耗力等困难。而对于传感器法，通常是选择对甲基膦酸二甲酯敏感的材料制成传感器，这种方法不仅需要筛选可满足某些特殊传感器和执行器的设计要求，而且操作繁琐，不易推广。将分子印迹技术制备的聚合物作为固相萃取的材料，则可以达到很高的选择性和灵敏度，实现对目标化合物进行快速分离、检测。目前虽然分子印迹技术得到了比较广泛的应用，但是实际使用中仍然存在许多问题。主要是目前功能单体使用和选择都有较大的局限性和盲目性，造成分子印迹中模板分子与功能单体的结合位点有限，制备出的分子印迹聚合物在使用中，吸附量很低，难以实施对模板分子的痕量检测。对现有的技术文献检索发现，至今尚未发现与本发明专题甲基膦酸二甲酯(DMMP) 印迹聚合物的相关报道。
发明内容
本发明所要解决的技术问题就是提供一种甲基膦酸二甲酯分子印迹聚合物微球的制备方法，它通过选择特定的功能单体，制备出的分子印迹聚合物对机磷农药的模拟剂甲基膦酸二甲酯的吸附量大，易于检测和分离甲基膦酸二甲酯。本发明所要解决的技术问题是通过这样的技术方案实现的，它包括以下步骤 步骤1，将甲基膦酸二甲酯、功能单体A和功能单体B溶于致孔剂中，超声脱气至少为
5min，放于冰箱内静置8小时以上，得到模板分子_单体复合物，其中
a、甲基膦酸二甲酯、功能单体A、功能单体B的摩尔比为I:4 :(Tl，
b、致孔剂与反应物总体积比为I: 5 15，
C、功能单体A为甲基丙烯酸MAA、丙烯酸(AA)、三氟甲基丙烯酸(TFMAA)、甲基丙烯酸酯 (MMA)、4-乙烯吡啶(4-VP)、2-乙烯基吡啶(2-VP)、丙烯酰胺中的一种，
d、功能单体B为一种金属P卜啉，所述的金属P卜啉有5- (4-甲基丙烯酰氧苯基)-10，15，20-三苯基钆卟啉、5- (4-甲基丙烯酰氧苯基)-10，15，20-三苯基锌卟啉、5- (4-甲基丙烯酰氧苯基)-10，15，20-三苯基钴卟啉、5- (4-甲基丙烯酰氧苯基)-10，15，20-三苯基锰卟啉、5- (4-甲基丙烯酰氧苯基)-10，15，20-三苯基铁卟啉、5- (4-甲基丙烯酰氧苯基)-10，15，20-三苯基铜卟啉、5- (4-甲基丙烯酰氧苯基)-10, 15，20-三苯基镍卟啉；
步骤2，将交联剂加入到步骤I制备所得的模板分子-单体复合物中，超声振荡，时间不少于30min,通入氮气至少15min,同时加入引发剂,密封,在用聚乙烯醇制成的悬浮液中热聚合，热聚合温度为6(T75°C、时间为20 30h，其中
f、模板分子、交联剂、引发剂摩尔比为I20 :0. 24 0. 4，
g、交联剂为目前分子印迹制备中常用的交联剂，包括乙二醇二甲基丙烯酸酯(EGDMA)、 三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯(TRM)、二乙烯苯(DVB)或N，N’ -亚甲基双丙烯酰胺，
h、引发剂为偶氮二异丁腈(AIBN)、偶氮二异戊腈或过氧化苯甲酰(BP0)，
i、聚乙烯醇液浓度为I.3% 4% ；
步骤3，冷却至室温，有沉淀析出，离心，所得聚合物索氏提取至无印迹分子，索氏提取所用的有机溶剂为甲醇/醋酸9/1 (V/V)，提取时间至少为24h;
步骤4，用氯仿继续洗涤微球，除去残留甲醇和醋酸，放入温度为50 80°C的真空干燥， 真空干燥至恒重，得到甲基膦酸二甲酯(DMMP)的分子印迹聚合物微球。采用本发明以有机磷农药模拟药物甲基膦酸二甲酯(DMMP)为模板分子，制备了两类分子印迹聚合物一类为使用单一功能单体的分子印迹聚合物微球，而另一类为含有金属卟啉的混合功能单体制备的分子印迹微球。使用单一功能单体的微球，表面相对光滑，有少量的吸附量；与之相比，添加有金属卟啉的混合功能单体的微球，吸附量显著提高，比表面积增大，选择性好，平均粒径为20-50 ym，在分子印迹聚合物微球表面有很多小孔，可以离线或在线与紫外可见分光光度计、液相色谱等分析仪器联用，对环境样品中的甲基膦酸二甲酯进行分离提纯，也可以作为固相萃取和液相色谱柱的填料，实现对甲基膦酸二甲酯的分离、富集和纯化，同时可以对参照该方法，对金属卟啉周边结构进行修饰，增加了功能单体与模板分子的结合位点，提高了痕量检测的准确性。
本发明的
如下
图I为以MAA为功能单体的DMMP微球的扫描电镜图2为以锌卟啉和MAA为功能单体的DMMP微球的扫描电镜图3为以钆卟啉和MAA为功能单体的DMMP微球的扫描电镜图。
具体实施例方式下面结合实施例对本发明作进一步说明
实施例I
取甲基膦酸二甲酯(DMMP)Immol,甲基丙烯酸(MAA)4mmol,溶于20ml氯仿溶液中，超声振荡lOmin，放于冰箱内静置8小时，形成模板分子-单体复合物，称取20mmol交联剂乙二醇二甲基丙烯酸酯(EGDMA)加入到制备所得的模板分子-单体复合物中，超声脱气30min，至少通入N215min后,加入O. 3mmol引发剂偶氮二异丁腈(AIBN),密封,于60°C水溶热聚合 24h，取出冷却至室温，离心，所得聚合物用甲醇/醋酸9/l(V/V)洗至无印迹分子，随后用氯仿洗涤，放入真空箱50°C干燥至恒重，最终获得平均粒径为20-50 μ m的分子印聚合物，其发明效果如图I所示，此聚合物微球表面相对光滑，对DMMP为的最大吸附量为400 μ mmol/ g，最大比表面积为235. 20m2/g。
下列实施例中，金属B卜啉的合成制备属于现有技术的范畴，可参见文献“基于金属卟啉的分子印迹聚合物的合成及其对三唑类杀菌剂识别性能研究”(高分子学报第八期第809-813页，2009年8月)。金属卟啉的制备都是以5- (4-羟基苯基)-10，15，20-三苯基卟啉为原料，仅对反应时间进行调整，并根据金属极性不同选择不同的洗脱剂提纯，可制得5- (4-甲基丙烯酰氧苯基)-10，15，20-三苯基钆卟啉、5- (4-甲基丙烯酰氧苯基)-10，15，20-三苯基锌卟啉、5- (4-甲基丙烯酰氧苯基)-10，15，20-三苯基钴卟啉、5- (4-甲基丙烯酰氧苯基)-10，15，20-三苯基锰卟啉、5- (4-甲基丙烯酰氧苯基)-10，15，20-三苯基铁卟啉、5- (4-甲基丙烯酰氧苯基)-10，15，20-三苯基铜卟啉、 5- (4-甲基丙烯酰氧苯基)-10, 15，20-三苯基镍卟啉。实施例2
取甲基勝酸二甲酯(DMMP) Immol,丙烯酸(MAA) 4mmo1,以及锋B卜啉Immol,溶于20ml 氯仿溶液中，超声振荡5min，放于冰箱内静置8小时，形成模板分子-单体复合物，称取 20mmol交联剂三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯(TRM)加入到制备所得的模板分子-单体复合物中，超声脱气30min,至少通入N215min后,加入O. 4mmol引发剂偶氮二异丁腈(AIBN), 密封，于60°C水溶热聚合28h，取出冷却至室温，离心，所得聚合物用甲醇/醋酸9/1 (V/ V)洗至无印迹分子，随后用氯仿洗涤，放入真空箱75°C干燥至恒重，最终获得平均粒径为 20-50 μ m的分子印聚合物，其发明效果如图2所示，此聚合物微球表面粗糙，比表面积大， 孔径均匀，对DMMP为的最大吸附量为950 μ mmol/g，最大比表面积为430. 30m2/g。
实施例3
取甲基膦酸二甲酯(DMMP) Immol,甲基丙烯酸酯(MMA) 4mmol,以及礼B卜啉O. 3mmol,溶于IOml氯仿溶液中，超声振荡5min，放于冰箱内静置8小时，形成模板分子-单体复合物， 称取20mmol交联剂乙二醇二甲基丙烯酸酯(EGDMA)加入到制备所得的模板分子-单体复合物中，超声脱气30min,至少通入N215min后,加入O. 28mmol弓丨发剂偶氮二异丁腈(AIBN), 密封，于70°C水溶热聚合24h，取出冷却至室温，离心，所得聚合物用甲醇/醋酸9/1 (V/ V)洗至无印迹分子，随后用氯仿洗涤，放入真空箱70°C干燥至恒重，最终获得平均粒径为 20-50 μ m的分子印聚合物，其发明效果如图3所示，此聚合物微球表面粗糙，比表面积大， 孔径均勻，对DMMP为的最大吸附量为610ymmol/g，最大比表面积为400. 60m2/g。
实施例4
取甲基膦酸二甲酯(DMMP) lmmol，三氟甲基丙烯酸(TFMAA) 4mmol，以及钴卟啉O. 5 mmol，溶于15ml氯仿溶液中，超声振荡5min，放于冰箱内静置8小时，形成模板分子-单体复合物，称取20mmol交联剂乙二醇二甲基丙烯酸酯(EGDMA)加入到制备所得的模板分子-单体复合物中，超声脱气30min,至少通入N215min后,加入0. 25mmol引发剂偶氮二异丁腈(AIBN)，密封，于60°C水溶热聚合24h，取出冷却至室温，离心，所得聚合物用甲醇/醋酸9/1 (V/V)洗至无印迹分子，随后用氯仿洗涤，放入真空箱60°C干燥至恒重，最终获得平均粒径为20-50 u m的分子印聚合物，此聚合物微球表面粗糙，对DMMP为的最大吸附量为 768 V- mmol/g,最大比表面积为 428. 60m2/g。
实施例5
取甲基膦酸二甲酯(DMMP) Immol, 4-乙烯吡啶(4_VP) 4mmol，以及合成的铁卟啉0.7 mmol，溶于30ml氯仿溶液中，超声振荡5min，放于冰箱内静置8小时，形成模板分子-单体复合物，称取20mmol交联剂二乙烯苯(DVB)加入到制备所得的模板分子-单体复合物中， 超声脱气30min,至少通入N215min后,加入0. 24mmol引发剂过氧化苯甲酰(BP0),密封,于 62°C水溶热聚合20h，取出冷却至室温，离心，所得聚合物用甲醇/醋酸9/1 (V/V)洗至无印迹分子，随后用氯仿洗涤，放入真空箱65°C干燥至恒重，最终获得平均粒径为20-50 y m的分子印聚合物，此聚合物微球表面粗糙，对DMMP为的最大吸附量为852 u mmol/g，最大比表面积为 415. 40m2/g。
实施例6
取甲基膦酸二甲酯(DMMP) Immol，2-乙烯基吡啶(2_VP) 4mmol，以及合成的铜卟啉0. I mmol，溶于30ml氯仿溶液中，超声振荡5min，放于冰箱内静置8小时，形成模板分子-单体复合物，称取20mmol交联剂二乙烯苯(DVB)加入到制备所得的模板分子-单体复合物中， 超声脱气30min,至少通入N215min后，加入0. 3mmol引发剂过氧化苯甲酰(BP0),密封,于 65°C水溶热聚合20h，取出冷却至室温，离心，所得聚合物用甲醇/醋酸9/1 (V/V)洗至无印迹分子，随后用氯仿洗涤，放入真空箱75°C干燥至恒重，最终获得平均粒径为20-50 y m的分子印聚合物，此聚合物微球表面粗糙，对DMMP为的最大吸附量为532 u mmol/g，最大比表面积为 387. 63m2/g。
实施例7
取甲基膦酸二甲酯(DMMP) Immol,丙烯酰胺4mmol,以及合成的镍P卜啉0. 4 mmol,溶于 20ml氯仿溶液中，超声振荡5min，放于冰箱内静置8小时，形成模板分子-单体复合物，称取20mmol交联剂N，N’ -亚甲基双丙烯酰胺加入到制备所得的模板分子-单体复合物中， 超声脱气30min,至少通入N215min后,加入0. 4mmol引发剂偶氮二异丁腈(AIBN),密封,于 60°C水溶热聚合20h，取出冷却至室温，离心，所得聚合物用甲醇/醋酸9/1 (V/V)洗至无印迹分子，随后用氯仿洗涤，放入真空箱55°C干燥至恒重，最终获得平均粒径为20-50 y m的分子印聚合物，此聚合物微球表面粗糙，对DMMP为的最大吸附量为715iimm0l/g，最大比表面积为 425. 30m2/g。
实施例8
取甲基膦酸二甲酯(DMMP) Immol,丙烯酰胺4mmol,以及合成的猛P卜啉0. 6 mmol,溶于 30ml氯仿溶液中，超声振荡5min，放于冰箱内静置8小时，形成模板分子-单体复合物，称取20mmol交联剂N，N’ -亚甲基双丙烯酰胺加入到制备所得的模板分子-单体复合物中， 超声振荡30min,至少通入N215min后,加入O. 3mmol引发剂偶氮二异戍腈,密封,于68°C水溶热聚合27h，取出冷却至室温，离心，所得聚合物用甲醇/醋酸9/1 (V/V)洗至无印迹分子，随后用氯仿洗涤，放入真空箱80°C干燥至恒重，最终获得平均粒径为20-50 μ m的分子印聚合物，此聚合物微球表面粗糙，对DMMP为的最大吸附量为784 μ mmol/g,最大比表面积为 421. 35m2/g。
权利要求
1.甲基膦酸二甲酯分子印迹聚合物微球的制备方法，包括以下步骤步骤1，将甲基膦酸二甲酯、功能单体A和功能单体B溶于致孔剂中，超声脱气至少为 5min，放于冰箱内静置8小时以上，得到模板分子_单体复合物，其中a、甲基膦酸二甲酯、功能单体A、功能单体B的摩尔比为I:4 :(Tl，b、致孔剂与反应物总体积比为I: 5 15，C、功能单体A为甲基丙烯酸MAA、丙烯酸(AA)、三氟甲基丙烯酸(TFMAA)、甲基丙烯酸酯 (MMA)、4-乙烯吡啶(4-VP)、2-乙烯基吡啶(2-VP)、丙烯酰胺中的一种，d、功能单体B为一种金属P卜啉，所述的金属P卜啉有5-(4-甲基丙烯酰氧苯基)-10，15，20-三苯基钆卟啉、5- (4-甲基丙烯酰氧苯基)-10，15，20-三苯基锌卟啉、5- (4-甲基丙烯酰氧苯基)-10，15，20-三苯基钴卟啉、5- (4-甲基丙烯酰氧苯基)-10，15，20-三苯基锰卟啉、5- (4-甲基丙烯酰氧苯基)-10，15，20-三苯基铁卟啉、5- (4-甲基丙烯酰氧苯基)-10，15，20-三苯基铜卟啉、5- (4-甲基丙烯酰氧苯基)-10, 15，20-三苯基镍卟啉；e、致孔剂为氯仿或二氯甲烷；步骤2，将交联剂加入到步骤I制备所得的模板分子-单体复合物中，超声振荡，时间不少于30min,通入氮气至少15min,同时加入引发剂,密封,在用聚乙烯醇制成的悬浮液中热聚合，热聚合温度为6(T75°C、时间为20 30h，其中f、模板分子、交联剂、引发剂摩尔比为I20 :0. 24 0. 4，g、交联剂为目前分子印迹制备中常用的交联剂，包括乙二醇二甲基丙烯酸酯(EGDMA)、 三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯(TRM)、二乙烯苯(DVB)或N，N’ -亚甲基双丙烯酰胺，h、引发剂为偶氮二异丁腈(AIBN)、偶氮二异戊腈或过氧化苯甲酰(BP0)，i、聚乙烯醇液浓度为I.3% 4% ；步骤3，冷却至室温，有沉淀析出，离心，所得聚合物索氏提取至无印迹分子，索氏提取所用的有机溶剂为甲醇/醋酸9/1 (V/V)，提取时间至少为24h;步骤4，用氯仿继续洗涤微球，除去残留甲醇和醋酸，放入温度为50 80°C的真空干燥， 真空干燥至恒重，得到甲基膦酸二甲酯(DMMP)的分子印迹聚合物微球。
2.根据权利要求I所述的甲基膦酸二甲酯分子印迹聚合物微球的制备方法，其特征在于所述步骤I中，甲基膦酸二甲酯、功能单体A、功能单体B的摩尔比为I :4 :1，致孔剂和反应物总体积比为I :7. 5。
3.根据权利要求I所述的甲基膦酸二甲酯分子印迹聚合物微球的制备方法，其特征在于所述步骤2中，模板分子、交联剂、引发剂摩尔比为I :20 :0. 3。
4.根据权利要求I所述的甲基膦酸二甲酯分子印迹聚合物微球的制备方法，其特征在于所述甲基膦酸二甲酯(DMMP)的分子印迹聚合物微球的平均粒径为20-50 iim。
全文摘要
本发明涉及一种分子印迹聚合物的制备方法。它将甲基膦酸二甲酯、功能单体A和功能单体B溶于致孔剂中，超声脱气至少5min，放置冰箱内8小时以上，得到模板分子-单体复合物，将交联剂加入到该模板分子-单体复合物中，超声振荡至少30min，通入氮气至少15min，同时加入引发剂，密封，在用聚乙烯醇制成的悬浮液中热聚合，冷却至室温，有沉淀析出，离心，所得聚合物索氏提取至无印迹分子，用氯仿继续洗涤微球，除去残留甲醇和醋酸，放入真空干燥至恒重，得到甲基膦酸二甲酯(DMMP)的分子印迹聚合物微球。该方法制备获得的甲基膦酸二甲酯(DMMP)的分子印迹聚合物微球，吸附量显著提高，比表面积增大，选择性好。
文档编号C08F226/06GK102603972SQ201210064860
公开日2012年7月25日 申请日期2012年3月13日 优先权日2012年3月13日
发明者侯长军, 尹伟, 法焕宝, 罗小刚, 霍丹群, 齐卉 申请人:重庆大学