温敏苯丙氨酸手性识别凝胶的性能及拆分机理研究

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随着光学纯手性药物需求量的增加,手性分离技术发展迅速。获取光学纯手性药物的方法很多,但大多数方法存在拆分过程繁琐、成本高等缺点。近年来,手性拆分凝胶因其分离过程简单、分离效率高而广受关注。本研究以L-苯丙氨酸(L-Phe)为主要拆分对象,将温敏水凝胶与手性分离技术相结合,制备温敏手性分离水凝胶,并对苯丙氨酸溶液进行分离,探讨手性识别和拆分机理。  首先,通过酰化反应,以L-Phe为原料,与丙烯酰氯(AAc)反应合成手性单体L-苯丙氨酸乙酯丙烯酰胺(AAc-L-PheEt),然后采用自由基共聚的方式,将AAc-L-PheEt和N-异丙基丙烯酰胺(NIPAM)共聚制备出温敏手性凝胶P(NIPAM-co-AAc-L-PheEt)。采用傅里叶红外光谱(FT-IR)、核磁共振波谱仪(NMR)等方法对手性单体和凝胶的结构进行了表征;通过扩展流变仪、差式扫描量热仪等对凝胶的温敏性能进行了研究。研究结果表明,成功合成了手性单体及温敏手性水凝胶;P(NIPAM-co-AAc-L-PheEt)凝胶具有良好的温度敏感性,且溶胀率和温敏性均随共聚配比中手性单体含量的增大而明显减小;少量的手性单体的引入可以有效地提高凝胶的强度。  进而,使用紫外-可见光分光光度计对P(NIPAM-co-AAc-L-PheEt)凝胶吸附苯丙氨酸、色氨酸对映体的性能进行了表征;并分别采用自动旋光仪、圆二色谱仪和高效液相色谱仪三种方法对凝胶拆分外消旋苯丙氨酸水溶液的拆分性能进行表征。研究结果表明,手性水凝胶对D-Phe的吸附能力明显强于L-Phe,凝胶对苯丙氨酸异构体具有明显的识别能力。随共聚配比中手性单体含量的增大,手性凝胶的拆分速率和拆分能力越大。凝胶40℃时的拆分能力远远小于20℃的拆分能力,故可实现温度对手性拆分过程的智能化调控。  最后,采用AutoDock分子模拟对接软件,通过自由能及分子间作用力分析,研究了手性识别机理。研究结果表明,手性单体与D-Phe的结合能绝对值1.69大于与L-Phe之间的结合能绝对值1.49;手性凝胶与D-Phe间的结合能、分子间作用力明显大于与L-Phe间的相互作用;从理论上验证了温敏手性水凝胶P(NIPAM-co-AAc-L-PheEt)的手性识别和拆分机理。
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