一种原位生长法制备的手性共价有机骨架复合膜及其应用

本发明属于手性膜拆分，具体涉及一种原位生长法制备的手性共价有机骨架复合膜及其应用。

背景技术：

1、手性膜拆分技术法是利用膜内或膜外特定的手性识别位点对外消旋混合物进行拆分。膜拆分技术法具有能耗低、操作简单、分离条件温和、批处理量大、易工业放大等优点，在大规模手性分离工业化应用方面非常有潜力。

2、手性膜拆分存在渗透性和选择性之间相互制约的问题，而制备具有有序孔道及手性选择剂的致密膜是解决上述问题的关键。不同的制膜工艺对于手性拆分效果有较大的区别，根据膜的制备工艺将其制备方法分为物理共混法、逐层堆叠法、界面聚合法和原位生长法。物理共混法制膜过程简单，但无化学键相连，制得的膜不连续选择性较差；逐层堆叠法制备的膜难以获得单独薄膜，应用范围较为局限；界面聚合法制膜应用范围较广，通过化学键合可制得相对连续的薄膜，但存在膜上负载手性选择剂量少、不均匀且膜不致密的问题；原位生长法制备的薄膜层连续致密、厚度可控，膜上负载手性选择剂量多且均匀，利用原位生长法制膜具备一定的优势。

3、传统手性材料在有机溶液中不稳定，且高溶解度和无孔特性会导致制备的膜渗透通量低或者分离能力低。新型纳米多孔材料由于具有固有的高孔隙率和可调节的孔结构，可以使膜同时保持高通量和高选择性，进而减轻膜渗透通量和选择性之间的制约关系。目前已经用于手性膜制备的纳米多孔材料包括：氧化石墨烯(go)、金属有机骨架(mof)和共价有机骨架(cof)。相比于其他材料，cof不仅具有低密度、高孔隙率、孔道规则、大比表面积等特点，还具有较强的酸碱和有机溶剂耐受能力，能够适应复杂的膜分离环境。因此，手性共价有机骨架(ccof)是一类有应用价值的新兴手性膜材料。

技术实现思路

1、为了解决现有手性膜存在的渗透性和选择性相互制约、对映体选择性不足的问题，本发明提供了一种采用原位生长法制备得到的手性共价有机骨架复合膜，该手性膜以手性共价有机骨架作为手性拆分剂、尼龙为基膜，具有优异的手性拆分效果和优良的耐酸碱性，拓展新型手性膜的制备和应用。

2、为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

3、一种手性共价有机骨架复合膜，采用以下方法制得：

4、(1)将0.01～0.06mmol对苯二甲醛(pad)、1.0～4.0ml 1,4-二氧六环和0.1～0.4ml 8m乙酸溶液混合后加入尼龙膜，室温反应0.5～4h，用1,4-二氧六环、无水乙醇分别洗涤1～5次，40～80℃干燥，然后将得到的尼龙膜加至含0.01～0.06mmol 1,3,5-三(4-氨基苯基)苯(tapb)、1.0～4.0ml乙腈和0.1～0.4ml 12m乙酸溶液的混合溶液中，室温反应0.5～4.0h，乙腈、无水乙醇分别洗涤1～5次，40～80℃干燥；

5、(2)将步骤(1)得到的尼龙膜加至含有0.01～0.06mmol手性单体nalc-dva、0.02～0.15mmol 1,4-二醛基-2,5-二乙烯基苯(dva)、0.3～4.0ml 12m乙酸溶液和1.0～12.0ml乙腈的混合溶液中，室温反应0.5～2h，将0.02～0.12mmol 1,3,5-三(4-氨基苯基)苯(tapb)、0.3～4.0ml 12m乙酸溶液和1.0～12.0ml乙腈的混合溶液加入到负载手性单体nalc-dva的尼龙膜中室温反应3～72h，乙腈、无水乙醇分别洗涤1～5次，40～80℃干燥；

6、(3)手性膜原位生长法二次反应：将步骤(2)制得的膜重复步骤(2)的制备过程，得到所述手性共价有机骨架膜；

7、所述手性单体nalc-dva的制备过程为：取0.03～0.12mmol 1,4-二醛基-2,5-二乙烯基苯和0.09～0.36mmol n-乙酰-l-半胱氨酸，在氮气气氛下加入0.03～0.15mmol引发剂偶氮二异丁腈和2.0～8.0ml溶剂，于40～80℃下搅拌反应12～48h，离心后收集沉淀，得到手性单体nalc-dva。

8、进一步地，步骤(1)中所述尼龙膜为经过预处理的尼龙膜，预处理过程为：尼龙膜在0.5～2m的盐酸溶液中，于20～60℃下反应12～48h，用水和乙醇洗涤1～5次，氮气吹干。

9、进一步地，在手性单体nalc-dva的制备过程中，所述溶剂为三氟甲苯和四氢呋喃的混合溶剂，二者的体积比为1：1。

10、上述手性共价有机骨架膜用于拆分手性药物。所述手性药物选自扁桃酸、华法林、萘普生和布洛芬。

11、如图1所示，本发明以[nalc]x-tapb-dva cofs为功能化材料，以对苯二甲醛(pad)为连接臂、1,3,5-三(4-氨基苯基)苯(tapb)为成核位点，通过二次原位生长法制备得到所述手性复合膜。

12、发明人前期对于有无连接臂及成核位点、膜制备时间、单体比例、反应次数等影响膜拆分效果的因素参数进行考察，具体地：

13、1、基膜负载连接臂及成核位点制膜时可提供晶种层，以对苯二甲醛(pad)为连接臂、1,3,5-三(4-氨基苯基)苯(tapb)为成核位点进行制膜，制得的膜相对无连接臂及无成核位点的膜膜层连续、裂痕少。以外消旋扁桃酸为拆分对象，有连接臂及成核位点的手性膜拆分效果优于无连接臂及成核位点的手性膜。

14、2、手性cof膜制备时间的不同，对拆分效果会有影响。采用原位生长法制备了6h、12h、24h、36h、48h五个时间条件下的手性共价有机骨架膜，以外消旋扁桃酸为拆分对象，6h、12h制膜时间较短，制备的手性膜相对不连续致密，拆分效果较差；而24h、36h、48h三个时间点拆分效果无较大的差别。

15、3、手性单体(nalc-dva：dva)的比例不同，原位生长法所制备的手性共价有机骨架膜分离性能也有较大的差异。采用原位生长法制备了4个不同比例nalc-dva：dva(n:n)的手性共价有机骨架膜，即nalc-dva：dva(n:n)＝1:5、1:2、1:1、2:1，当nalc-dva：dva(n:n)为1:2时拆分效果最佳。

16、4、原位生长法制膜的反应次数对膜的拆分性能有较大影响。手性膜的拆分效果与膜的致密性及手性选择剂的量均有关，原位生长法一次制膜时，手性膜有裂痕且手性选择剂的量不足，因而拆分效果不是很理想；而二次生长可弥补一次生长中存在的裂痕且手性选择剂的量不足等问题，使得制备的手性cof膜连续致密，拆分效果有较大提高。

17、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

18、1.通过自下而上法构建新型手性[nalc]x-tapb-dva cofs材料，自下而上法引入手性选择剂可控制手性选择剂的量，羧基的引入与非手性共价有机骨架相比不仅改善其分散性并使其亲水性增加。

19、2.手性共价有机骨架制膜条件温和、过程较简单，以商品化尼龙膜作基膜材料，以纳米多孔材料n-乙酰-l-半光氨酸共价有机骨架膜([nalc]x-tapb-dva cofs)作手性拆分剂，通过二次原位生长法可以制得性能优异的手性膜，解决手性cof材料与基材粘附性不足、膜致密性不足的问题，同时有效缓解传统手性膜选择性和渗透通量之间的制约关系。

20、3.手性共价有机骨架膜可以对扁桃酸、华法林、萘普生和布洛芬对映体进行拆分，具有广泛的拆分范围且拆分性能稳定。

21、4.手性共价有机骨架膜具有优良的耐酸碱性，ph耐受范围为3～11。