L-羟丙哌嗪分子印迹聚合物的制备条件研究
宁周云, 罗爱芹, 王亚飞, 耿丽娜, 马 宁
(北京理工大学生命科学技术学院 北京 100081)　

摘要: 本文以L-羟丙哌嗪为模板分子，分别以α-甲基丙烯酸和丙烯酰胺为功能单体，以氯仿、二氯甲烷、甲醇为溶剂进行聚合物的合成，通过吸附实验选择出最佳的功能单体和溶剂，并进一步对功能单体、交联剂、引发剂的用量和反应温度进行了选择，最终制备出对模板分子具有良好吸附性能的分子印迹聚合物.
关键词: 分子印迹; L-羟丙哌嗪; 热聚合
　　分子印迹是近几年来发展起来的一种分子识别方法,是指制备对某一特定的目标分子(模板分子、印迹分子、或烙印分子)具有特异选择性的聚合物的过程[1], 以其构效预定性、特异识别性、和分子识别性三大特点得到了快速的发展, 基于该技术制备的分子印迹聚合物具有亲和性和选择性高、稳定性好等许多良好的性能,已被广泛应用于色谱分离[2-3]、固相萃取[4-5]、仿生传感[6] 、模拟酶催化[7-8]、药物分析[9-10]等众多领域,显示出良好的应用前景.
　　L-羟丙哌嗪是羟丙哌嗪的左旋体,一种新型的手性止咳药物[11],它通过对气管、支气管中的C-纤维的选择性抑制并对支气管平滑肌的松弛而产生镇咳效果[12].与现在的镇咳药物相比,本品具有选择性高、疗效好、副作用小的特点,所以国家医药局将其列为推荐开发的品种[13] . D-羟丙哌嗪是毒副对映体,具有嗜睡作用, 目前对两者的分离主要有高效液相色谱法、化学方法等,采用分子印迹聚合物做色谱固定相来实现对羟丙哌嗪对映体的分离将会有更好的检测限和分离效果,这是由分子印迹聚合物本身的特点所决定的, 本文只是完成了其中的一部分工作,即:聚合物的制备.通过优化合成条件制备出具有最佳吸附性能的聚合物,为色谱柱的装填做好准备.
1 实验部分
1.1 实验试剂和仪器

试剂:L-羟丙哌嗪（济南诚汇双达化工有限公司），α－甲基丙烯酸（阿托兹精细化工有限公司），丙烯酰胺（天津化学试剂研究所），偶氮二异丁腈（上海试四赫维化工有限公司），三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯(南通利田化工有限公司)，乙醇和乙酸均购自北京化工厂。甲醇、乙醇和乙酸为分析纯，其它均为化学纯。
仪器:721-紫外分光光度计；85-2 恒温磁力搅拌器；OK－98－1 型电热恒温水浴锅。
1.2 聚合物的制备

　称取1mmoL左旋羟丙哌嗪, 加入氯仿溶解,再加入4mmoL功能单体,放置让其预反应一个小时,然后加入交联剂和引发剂,充氮气6分钟后将溶液移入安瓿瓶中,真空熔封, 在一定温度的水浴中反应24小时,得到棒状的聚合物,充分研磨, 用摩尔比为7:3的甲醇/乙酸溶液索式提取24小时以除去模板分子，再用乙醇洗涤除去聚合物中残留的乙酸,最后真空干燥.空白聚合物除不加模板分子其它同上.
1.3做吸附实验评价聚合物的结合性能
　称取0.1200g制得的MIPs,加入到20mL 1mmol/L的L－羟丙哌嗪的乙醇溶液中,置于磁力搅拌器上搅拌,定时取样,用针头微滤膜滤器过滤,用紫外分光光度计在300nm的波长下,测定清液中的浓度，根据吸附前后体系中L－羟丙哌嗪浓度的变化,可计算如下的分配系数KL和结合容量QL:
KL=C0-Cmax/C0*100% QL=C0*KL*V*M/G
式中:Co是底物L-羟丙哌嗪乙醇溶液的初始浓度.
Cmax是最大吸附时底物中L-羟丙哌嗪的浓度.
KL为所制得的MIPs对L-羟丙哌嗪的分配系数.
QL为L-羟丙哌嗪在分子印迹聚合物上的结合容量.
M为L-羟丙哌嗪的分子量; V为所用底物体积; G为用于吸附实验的分子印迹聚合物的质量.
1.4标准曲线
　　配置浓度(mmoL/L)为2.0、1.0、0.4、0.2、0.04、0.02的L-羟丙哌嗪溶液,在紫外分光光度计上测定其吸光度值,做标准曲线如图1所示:

2. 实验结果和讨论
2.1功能单体和溶剂种类的选择
　　功能单体和溶剂的种类对聚合物的性质有很大的影响,功能单体影响非共价键的强度和聚合物空穴的形状,溶剂控制非共价键结合的强度,同时也影响聚合物的形态[1]。本实验分别选择丙烯酰胺、α-甲基丙烯酸为功能单体,三氯甲烷、二氯甲烷、甲醇、四氯化碳、乙腈为溶剂进行聚合物的合成,因模板分子在乙腈和四氯化碳中的溶解度太小,所以不适合作为聚合反应的溶剂,其它结果如表1所示，结果表明，当以氯仿为溶剂、以α-甲基丙烯酸为功能单体时，聚合物具有最好的结合性能.
2.2 功能单体用量的选择

　　分别按照模板分子和功能单体用量比为:1:1 、1:2、 1:3 、1:4、 1:5、1:6 进行实验,结果如图2所示:当模板分子和功能单体的比例为1:4时, KL(％)、QL(mg/g-1)均为最大值,说明模板分子和功能单体之间的比例存在一个最佳值, 推断当α－甲基丙烯酸加入的量太少时，只有一部分L－羟丙哌嗪和α－甲基丙烯酸之间通过氢键形成空穴，从而影响空穴形成的数量，降低了聚合物捕获模板分子的能力；当α－甲基丙烯酸加入量太多时，使得聚合物当中会有α－甲基丙烯酸的残留，在识别分离过程中，会有α－甲基丙烯酸与L－羟丙哌嗪发生作用，与分子印迹聚合物的特异性结合发生竞争，影响聚合物的识别性能[14]。
图2中的柱7是空白聚合物的吸附值，通过对比说明空白聚合物由于没有加入模板分子，所以没有形成对模板分子具有特异性结合作用的空穴，使得它对模板分子的结合性能非常差。
2.3 交联剂用量的选择
　　交联剂用来维持模板分子和功能单体之间形成的特定空间结构，在实验中，分别按照模板分子和交联剂的摩尔比为1：2、1：3、1：4 、1：5 、1：8 、1：10进行聚合物的合成，做吸附实验结果如图3 所示：
　　当L－羟丙哌嗪和TMPTA摩尔比为1: 3时KL(％)和QL(mg/g-1)达到最大值。实验中发现，随着交联剂用量的增加，聚合物的硬度越来越大，但聚合物的结合性能并没有随之增大，当交联剂用量太少时，交联度不够，不能很好的固定空穴的结构，交联剂用量过多时，会影响模板分子在空穴内外的流动性，两种情况都会影响聚合物的结合性能的下降。
2.4 引发剂用量的选择
　　取L-羟丙哌嗪1mmoL，α－甲基丙烯酸4 mmoL，TMPTA 3 mmoL，偶氮二异丁腈每次分别取0.15g、0.20g、0.25g、0.30g、0.35g合成分子印迹聚合物，做吸附实验结果如图4所示, 当加入引发剂的量为0.2g时，KL(％)和QL(mg/g-1)值最大，聚合物的结合能力最强，说明引发剂的用量对聚合物的吸附性能有很大的影响，这可能是由于引发剂用量的不同对反应的速度产生影响，进一步影响功能基团的取向、排列顺序等聚合物内部结构上的不同，最终导致聚合物识别性能上的差异[14]。
2.5 反应温度的影响
　　分别在35℃、40℃、50℃、 60℃、70℃、80℃进行聚合物的合成，吸附结果如图5所示，当反应温度为40℃时，KL(％)和QL(mg/g-1)值最大。一般来说，低温下单体与印迹分子能形成更为有序和稳定的化合物，且选择性也好。实验结果也证明了这一点，温度过高会破坏模板分子和功能单体之间形成的氢键，从而会影响到对模板分子有特异性结合得空穴的形成，影响聚合物的结合性能。

3结论
本实验成功制备了L－羟丙哌嗪分子印迹聚合物, 并对合成条件进行了最优化,结果如下:
①当以L－羟丙哌嗪为模板分子进行分子印迹聚合物的合成时，最适合的溶剂和功能单体分别为氯仿 、α－甲基丙烯酸.
②L－羟丙哌嗪、α－甲基丙烯酸、TMPTA的最佳摩尔比为：1: 4:3.
③ 当取L-羟丙哌嗪1mmoL时，加入引发剂的最佳量为0.2g ，反应的最佳温度为40℃.

参考文献：
[1] 姜忠义，吴洪.分子印迹技术.化学工业出版社,2003：2
[2] J Haginaka, H Takekira, K Hosoya, et al. Molecular imprinted uniform-sized polymer-based stationary phase for naproxen [J].J Chromatogr A, 1998,816:113-120.
[3] Borje Sellergren. Imprinted chiral stationary phases in high-performance liquid chromatography [J]. J Chromat A, 2001, 906: 227-252.
[4] Tatiana A S, Heike Matuschewski, Sergiy A P, etc. Molecularly imprinted poly- mermembranes for substance-selective solid-phase extraction from water by surface photo-grafting polymerization [J]. J ChromatA, 2 001, 907:89-99.
[5] Stevenson Derek. Molecular imprinted polymers+ for solid-phase extraction [J]. Trendsin Analytical Chemistry Volume, 1999, 18: 154-158
[6] Yano Kazuyoshi, Karube Isao, Molecularly imprinted polymers for biosensor applications [J]. Trends in Analytical Chemistry, 1999,18:199-204.
[7] Bruggemann O. Chemical reaction engineering using molecularly imprinted polymeric catalysts [J ] . Anal Chim Acta , 2001 , 435 (1) : 197 - 207.
[8] Bruggemann O. Catalytically active polymers obtained by molecularimprinting and their application in chemical reaction engineering [J ] . Biomolecular Engineering , 2001 , 18 (1) : 1 - 7.
[9T?mea Pap, George Horvai. Characterization of the selectivity of aphenytoin imprinted polymer . Journal of Chromatography A, 1034 (2004) 99–107
[10]Cheuk-Fai Chow, Michael H.W. Lam, Mitch K.P. Leung. Fluorescent sensing of homocysteine by molecular imprinting. Analytica Chimica Acta 466 (2002) 17–30
[11]Giani Roberto, A process for the optical resolution of dropropizine[P], European Patent;409044, 1991-01-23.
[12]Borsa M, Tonon G, Malanderino S. Optically active compounds with antitussive and central sedative activity, a process for the preparation there of and compositions containing[P]. European Patent, 147847,1987-10-13.
[13]国家医药管理局科技教育司. “九五”及2010年医药科技发展规划基础资料汇编[M]. 北京: 中国医药科技出版社,1995,294.
[14] 杨座国, 许振良. 紫外光聚合法制备L-DBTA手性分子印迹聚合物的研究
功能高分子学报. Vol.18, 2005年3月。

Study on the Molecular Imprinted Polymers with Recognition
Properties Towards to L- dropropizine

Abstract: using acrylamide and α-methacrylic acid as functional monomer respectively, chloroform，methanol，dichloromethane as solution respectively and TMPTA as crosslinker , molecularly imprinted polymers(MIPs) with recognition properties to L- dropropizine were prepared by thermal-polymerization method in the presence of a template(L- dropropizine). Through doing adsorption experiment ,the best synthesis condition were drown when nL- dropropizine /n-MAA/n-TMPTA=1/4/3 , temperature is 40 centigrade and 0.2g 2,2’-bis-iso-butyronitrile ,the MIPs had the best binding ability.
Key words: MIPs; L- dropropizine; thermal-polymerization