一种手性聚酰胺膜及其制备方法和应用与流程

本发明属于手性拆分技术领域，具体涉及一种手性聚酰胺膜及其制备方法和在手性药物拆分中的应用。

背景技术：

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法和固膜拆分法两种。而手性液膜都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。苏彩莲等以氧化铝陶瓷膜为钝化支撑，以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；流差异来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-6,7-二羟基-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-cd、sa/β-cd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-cd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β-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)。

总的来说，现有的拆分剂存在制备成本高、条件苛刻等难题，一直制约着拆分领域的快速发展。

技术实现要素：

本发明的目的是解决手性药物拆分方法的高耗能、低效率和污染大的问题，提供一种手性聚酰胺膜及其制备方法和在手性药物拆分中的应用，以乙二胺-β-环糊精作为手性拆分剂、醋酸纤维素为基膜材料、均苯三甲基酰氯为连接剂，制备得到成本低廉、制备过程简单、拆分对象广泛的手性拆分固膜，该手性拆分固膜对于华法林和色氨酸的手性拆分具有优异的效果。

为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：

一种手性聚酰胺膜，以醋酸纤维素膜作基膜，在其表面通过连接剂均苯三甲基酰氯固载有手性拆分剂乙二胺-β-环糊精。

进一步地，所述乙二胺-β-环糊精的制备方法包括以下步骤：

步骤1，将naoh溶液加至β-环糊精悬浊液中，naoh与β-环糊精的质量比为(9-12)g：(90-110)g，待β-环糊精悬浊液变成澄清的淡黄色溶液后，加入对甲苯磺酰氯，对甲苯磺酰氯与β-环糊精的质量比为(16-18)g：(90-110)g；

步骤2，将步骤1得到的反应体系搅拌2-3h，用2mol·l^-1的盐酸调节ph至7.0，放置4℃反应12h，抽滤后将滤饼浸入丙酮24h；

步骤3，去除丙酮，在反应粗品中加入水，重结晶，抽滤，将滤饼在50-70℃条件下真空干燥12h，得到单6-甲苯磺酰基-β-环糊精；

步骤4，将无水乙二胺加入单6-甲苯磺酰基-β-环糊精中，单6-甲苯磺酰基-β-环糊精的质量与无水乙二胺的体积比为(4-6)g：(24-36)ml，氮气保护下，70-80℃油浴加热5-7h后，减压蒸取未反应的乙二胺，然后加入丙酮，抽滤，将滤饼溶解于体积比为3:1的水/甲醇溶液中，再加入丙酮，抽滤得白色沉淀，按此重复洗涤以除去残留的乙二胺，最后，将滤饼在50℃真空干燥72h，得到乙二胺-β-环糊精。

上述手性聚酰胺膜的制备方法，包括以下步骤：

步骤1，醋酸纤维素膜活化预处理，先将0.22μm孔径的商品化醋酸纤维素膜浸入纯净水中洗净，取出后置于naoh水溶液中，在25-35℃水浴加热30-50min，使膜上的乙酰基发生水解，然后将膜取出，用去离子水冲洗，直至洗液达到ph7.0；

步骤2，将预处理活化的醋酸纤维素膜浸泡在0.3-0.5wt.％均苯三甲基酰氯正己烷中20-24h，取出后浸泡在含有0.3-0.8wt.％乙二胺-β-环糊精和0.1wt.％三乙胺的水溶液中20-24h，取出后再次浸入0.5wt.％均苯三甲基酰氯正己烷中1min，然后进行固化处理，最后取出用纯净水冲洗除去表面残留溶剂，得到手性聚酰胺膜。

进一步地，步骤1中naoh的水溶液的质量分数为0.2～0.4％。

进一步地，步骤2中固化处理温度为50℃～70℃，固化处理时间为5～20min。

上述手性聚酰胺膜在手性药物拆分中的应用。

上述手性聚酰胺膜在手性药物华法林拆分中的应用。

上述手性聚酰胺膜在手性药物色氨酸拆分中的应用。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

1、本发明在中间产物单6-甲苯磺酰基-β-环糊精的制备过程中，采用丙酮作为有机溶剂，除去粗产物中未反应的对甲苯磺酰氯，克服了现有的提纯方法中耗时时间长的缺点。

2、以乙二胺-β-环糊精作为手性拆分剂，醋酸纤维素为基膜材料，均苯三甲基酰氯为连接剂，可以制得成本低廉、制备过程简单、拆分对象广泛的手性拆分固膜；

3、本发明所制备的手性聚酰胺膜可以对华法林及色氨酸对映体进行拆分，并且在膜拆分的过程中受环境的影响较小，稳定性良好。

4、本发明所制备的手性聚酰胺膜可以耐受酸碱度较广，ph耐受范围为3-9。

附图说明

图1为本发明手性聚酰胺膜的制备过程及结构示意图。

图2为实施例1中醋酸纤维素膜和制得的手性聚酰胺膜的表面电镜图。

图3为实施例1中醋酸纤维素膜和制得的手性聚酰胺膜的横截面电镜图。

图4为实施例1中制得的手性聚酰胺膜的拆分稳定性结果。

图5为实施例2中制得的手性聚酰胺膜的ph耐受结果，其中sample为试验组、control为空白组。

图6为实施例3中制得的手性聚酰胺膜在不同ph值下对不同药物的拆分结果图(a.奈福泮，b.酮洛芬，c.布洛芬，d.华法林)，其中permeate为滤液、feed为原液。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进一步进行描述。

本发明中制备手性聚酰胺膜的过程及结构示意图如图1所示。

实施例1

首先通过以下步骤制备乙二胺-β-环糊精手性聚酰胺膜，然后通过已验证的待拆分手性物质的hplc方法检测经手性膜过滤的滤液中两种构型的浓度比和原液中两种构型的浓度比来评价其拆分性能。

乙二胺-β-环糊精的合成：

称取重结晶的β-环糊精(100g，88mmol)加入含有833ml的纯净水的1000ml烧杯中。将naoh(10.95g，0.27mol)溶解于33ml的水中，在磁力搅拌条件下，在10min内滴加到上述的悬浮液中，滴加完成后，悬浮液变成均匀并且略带黄色的溶液。称取对甲苯磺酰氯(p-tscl，16.82g，0.09mol)溶解于50ml乙腈，并将溶液滴加到上述含有β-环糊精的淡黄色反应液中，75min后全部滴加完全，有大量的白色沉淀生成。在25℃大力搅拌，2.5h后，向反应液中滴加2mol/lhcl水溶液使其ph降至近中性。然后，将悬浮液放入4℃冰箱过夜。次日进行抽滤，将滤饼浸入丙酮以除去残留的p-tscl，24小时后，除去丙酮，用水对滤饼进行重结晶，最后，将滤饼在70℃真空干燥过夜，得到白色单6-甲苯磺酰基-β-环糊精产物。称取5g单6-甲苯磺酰基-β-环糊精于100ml圆底烧瓶中，然后加入30ml无水乙二胺，在氮气保护下，75℃油浴加热，6h后反应结束，减压蒸去未反应的乙二胺至反应液呈糖浆状，使反应产物冷却至室温。然后加入250ml丙酮，抽滤，将滤饼溶解于60ml水/甲醇(3:1，v/v)的溶液中，接着再加入250ml丙酮，抽滤得白色沉淀，如此重复数次，以除去残留的乙二胺。最后，将滤饼在50℃真空干燥72h，得到最终产物。

乙二胺-β-环糊精手性聚酰胺膜复合膜的制备：

(1)醋酸纤维素膜活化预处理：先将0.22μm孔径的商品化醋酸纤维素膜浸入纯净水中洗净，然后将滤膜取出，放入naoh的水溶液，在35℃水浴加热40min，使膜上的乙酰基发生水解。然后将膜取出，用去离子水冲洗5次，直至洗液达到中性。

(2)将预处理活化的纤维素膜浸泡在0.5wt.％均苯三甲基酰氯(tmc)正己烷中，24小时后，取出后浸泡在含有0.3wt.％的乙二胺-β-环糊精和0.1wt.％三乙胺(tea)的水溶液，24h后，最后再次浸入0.5wt.％tmc的50ml正己烷溶液1min，接着60℃烘箱固化处理20min，最后，将膜取出，用纯净水反复冲洗除去表面残留溶剂，储存在4℃的去离水中，备用。

性能表征：

通过扫描电镜观察醋酸纤维素膜和手性聚酰胺复合膜，见图2和图3。图2中的两张电镜照片从左至右，分别为未修饰的乙二胺-β-环糊精的醋酸纤维素膜和手性聚酰胺膜的表面电镜图，放大倍数均为2000倍。图3中的两张电镜照片从左至右，未修饰的乙二胺-β-环糊精的醋酸纤维素膜和手性聚酰胺纤维素膜的横截面电镜图，放大倍数均为2000倍。

从图中可以看出，修饰有乙二胺-β-环糊精的手性聚酰胺纤维素膜孔径较少，说明乙二胺-β-环糊精通过均苯三甲基酰氯进行交联固载在膜上。

膜拆分稳定性评价：

选择色氨酸原液浓度0.025g/l、过滤流速0.1ml/min、色氨酸溶液ph值6.5、过滤温度25℃；手性膜过滤12h，每隔2h换一次收集器收集滤液，hplc法检测手性膜在12h内的拆分稳定性。由图4可知所制备的手性聚酰胺膜在12h内手性拆分效果稳定，rsd＝4.8％。

膜内及膜间精密度：

制备四批手性聚酰胺膜，将色氨酸溶液在最佳拆分条件下每次经8层手性膜过滤。采用hplc法检测滤液的e.e％。探究所制备的不同批次的手性聚酰胺膜间的拆分精密度。其膜间拆分精密度如下表所示：

表1膜间精密度

由上表可知，所制备的手性聚酰胺膜手性拆分效果稳定。

实施例2

一种乙二胺-β-环糊精的制备方法，包括以下步骤：

(1)称取重结晶的β-环糊精(90g，79mmol)加入含有800ml的纯净水的1000ml烧杯中，将naoh(10g，0.25mol)溶解于30ml的水中，在磁力搅拌条件下，在8min内滴加到上述的悬浮液中；

(2)待β-环糊精悬浊液变成澄清的淡黄色溶液后，称取对甲苯磺酰氯(p-tscl，16g，0.086mol)溶解于45ml乙腈，并将溶液滴加到上述含有β-环糊精的淡黄色反应液中，70min后全部滴加完全，有大量的白色沉淀生成；

(3)上述反应体系在室温条件下剧烈搅拌2h，然后用2mol·l^-1的盐酸调节至近中性，放置4℃的冰箱过夜；次日，抽滤，将滤饼浸入丙酮中。

(5)22h后，去除丙酮，在反应粗品中加入水，，用水对滤饼进行重结晶，过滤，得滤液，放入4℃的冰箱使产物结晶析出，抽滤，将滤饼在60℃条件下真空干燥过夜，即得单6-甲苯磺酰基-β-环糊精产物。

(6)将无水乙二胺加入到含有单6-甲苯磺酰基β-环糊精的圆底烧瓶中，单6-甲苯磺酰基β-环糊精的加入质量与无水乙二胺的体积比为4g：24ml，氮气保护下，80℃油浴加热5h后，减压蒸取未反应的乙二胺。

(7)然后加入200ml丙酮，抽滤，将滤饼溶解于50ml水/甲醇(3:1，v/v)的溶液中，接着再加入200ml丙酮，抽滤得白色沉淀，如此重复数次，以除去残留的乙二胺。最后，将滤饼在50℃真空干燥72h，得到最终产物

乙二胺-β-环糊精手性聚酰胺的制备：

(1)醋酸纤维素膜活化预处理：先将0.22μm孔径的商品化醋酸纤维素膜浸入纯净水中洗净，然后将滤膜取出，放入naoh的水溶液，在30℃水浴加热50min，使膜上的乙酰基发生水解。然后将膜取出，用去离子水冲洗6次，直至洗液达到中性

(2)将预处理活化的纤维素膜浸泡在0.3wt.％均苯三甲基酰氯(tmc)正己烷中，22小时后，取出后浸泡在含有0.5wt.％的乙二胺-β-环糊精和0.1wt.％三乙胺(tea)的水溶液，22小时后，最后再次浸入0.5wt.％tmc的50ml正己烷溶液1min，接着50℃烘箱固化处理30min，最后，将膜取出，用纯净水反复冲洗除去表面残留溶剂，储存在4℃的去离水中，备用。

性能表征：

手性聚酰胺膜的ph耐受范围评价

选择ph值为1、3、6、9、11的缓冲液为水解溶液，将制备的手性聚酰胺膜放入上述的缓冲液，同时，进行空白对照组，将实验组和空白组同时放入恒温振荡器中以150转/小时震荡24小时，然后，分别测定实验组和空白组的有机总碳量(toc)，通过比较实验组和空白组的toc值判断膜在不同ph值下的水解情况，由图5可知所制备的手性聚酰胺膜24h内在ph值为3～9的范围内稳定。

本实施例制备的手性聚酰胺膜具有较宽的ph耐受范围。

实施例3

一种乙二胺-β-环糊精的制备方法，包括以下步骤：

(1)称取重结晶的β-环糊精(110g，96.8mmol)加入含有850ml的纯净水的1000ml烧杯中，将naoh(12g，0.3mol)溶解于40ml的水中，在磁力搅拌条件下，在11min内滴加到上述的悬浮液中；

(2)待β-环糊精悬浊液变成澄清的淡黄色溶液后，称取对甲苯磺酰氯(p-tscl，18g，0.096mol)溶解于50ml乙腈，并将溶液滴加到上述含有β-环糊精的淡黄色反应液中，80min后全部滴加完全，有大量的白色沉淀生成；

(3)上述反应体系在室温条件下剧烈搅拌3h，然后用2mol·l^-1的盐酸调节至近中性，放置4℃的冰箱过夜；次日，抽滤，将滤饼浸入丙酮中。

(5)30h后，去除丙酮，在反应粗品中加入水，，用水对滤饼进行重结晶，抽滤，将滤饼在60℃条件下真空干燥过夜，即得单6-甲苯磺酰基-β-环糊精产物。

(6)将无水乙二胺加入到含有单6-甲苯磺酰基β-环糊精的圆底烧瓶中，单6-甲苯磺酰基β-环糊精的加入质量与无水乙二胺的体积比为6g：36ml，氮气保护下，70℃油浴加热7h后，减压蒸取未反应的乙二胺。

(7)然后加入300ml丙酮，抽滤，将滤饼溶解于70ml水/甲醇(3:1，v/v)的溶液中，接着再加入300ml丙酮，抽滤得白色沉淀，如此重复数次，以除去残留的乙二胺。最后，将滤饼在50℃真空干燥72h，得到最终产物

乙二胺-β-环糊精手性聚酰胺的制备：

(1)醋酸纤维素膜活化预处理：先将0.22μm孔径的商品化醋酸纤维素膜浸入纯净水中洗净，然后将滤膜取出，放入naoh的水溶液，在35℃水浴加热40min，使膜上的乙酰基发生水解。然后将膜取出，用去离子水冲洗6次，直至洗液达到中性

(2)将预处理活化的纤维素膜浸泡在0.4wt.％均苯三甲基酰氯(tmc)正己烷中，20小时后，取出后浸泡在含有0.8wt.％的乙二胺-β-环糊精和0.1wt.％三乙胺(tea)的水溶液，20小时后，最后再次浸入0.5wt.％tmc的50ml正己烷溶液1min，接着60℃烘箱固化处理20min，最后，将膜取出，用纯净水反复冲洗除去表面残留溶剂，储存在4℃的去离水中，备用。

性能表征：

手性聚酰胺膜的拆分能力评价

选择手性药物原液浓度0.025g/l、过滤流速0.1ml/min、原溶液ph值分别为4、5、6，过滤温度25℃；手性膜过滤3h，每次过滤换一次收集器收集滤液，采用hplc法检测滤液和原液的e.e％。图6为本实施例制备的手性聚酰胺膜对布洛芬、华法林、奈福泮和酮洛芬等手性药物的拆分图，根据图6所示，所制备的手性聚酰胺膜对华法林的拆分e.e％有9.7％。