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1、(10)授权公告号 (45)授权公告日 (21)申请号 201210577415.6 (22)申请日 2012.12.27 C08F 292/00(2006.01) C08F 220/32(2006.01) C08F 8/32(2006.01) C08J 9/26(2006.01) B01J 20/26(2006.01) (73)专利权人 中北大学 地址 030051 山西省太原市学院路 3 号 专利权人 山西省科技发展战略研究所 (72)发明人 安富强 霍剑 杜瑞奎 高保娇 李延斌 (74)专利代理机构 太原科卫专利事务所 ( 普通 合伙 ) 14100 代理人 朱源 CN 10267556。
2、4 A,2012.09.19, 说明书第 8 段 . 牛庆媛等 . 新型表面印迹法制备苦参碱印迹 材料及其分子识别特性 .化学学报 .2010, 第 68 卷 ( 第 24 期 ), 第 2600 2608 页 . 徐旸等 . 螯合吸附材料 ASA-PGMA/SiO2 对稀 土离子的吸附性能研究 .中国稀土学报 .2012, 第 30 卷 ( 第 5 期 ), 第 538 544 页 . (54) 发明名称 一种茶碱分子表面印迹材料的制备方法 (57) 摘要 本发明公开了一种茶碱分子表面印迹材料的 制备方法， 涉及分子印迹聚合物。包括以下步骤 ： 硅胶微粒的活化 ； 硅胶微粒表面化学键连含巯基。
3、 的硅烷偶联剂 ； 硅胶微粒表面化学接枝聚甲基丙 烯酸缩水甘油酯 ； 5- 氨基水杨酸修饰 ； 硅胶微粒 表面分子印迹聚合物的制备。本发明通过先接枝 聚合 - 后交联印迹的方法， 制得了高性能的分子 印迹聚合物， 该分子表面印迹材料， 对茶碱具有特 异的识别选择性与优异的结合亲和性。 (51)Int.Cl. (56)对比文件 审查员 徐靖 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利 权利要求书1页 说明书4页 附图3页 (10)授权公告号 CN 103172804 B (45)授权公告日 2015.03.25 CN 103172804 B 1/1 页 2 1. 一种茶碱分子表面印迹。
4、材料的制备方法， 其特征在于， 包括以下步骤 ： （1） 硅胶表面化学改性 ： 将活化过的硅胶与含巯基的硅烷偶联剂 KH-590 加入到甲苯 中， 制得表面化学改性的硅胶微粒 MPMS-SiO2； （2） 表面化学改性的硅胶微粒接枝聚甲基丙烯酸缩水甘油酯 ： 将表面化学改性的硅胶 微粒 MPMS-SiO2与单体甲基丙烯酸缩水甘油酯 GMA 加入到 DMF 中， 氮气保护， 加入 BPO， 利用 MPMS-SiO2表面的巯基与溶液中的BPO构成氧化还原引发体系， 使单体发生表面引发接枝聚 合， 制得接枝微粒 PGMA/SiO2； （3） 接枝微粒的水杨酸功能化 ： 在 1.5g 接枝微粒 PGM。
5、A/SiO2中加入 30mLDMF， 浸泡溶胀 12 小时， 再加入溶有 3.35g 5- 氨基水杨酸的 60mL 饱和碳酸钠的水溶液， 于 80 的恒温条 件下反应 24h， 然后分离出产物微粒， 分别用乙醇和蒸馏水洗涤， 真空干燥至恒重， 即得水杨 酸功能化接枝微粒 ASA-PGMA/SiO2； （4） 硅胶微粒表面分子印迹材料的制备 ： 取 1g 水杨酸功能化接枝微粒 ASA-PGMA/SiO2 置于浓度为 1.2g/L 茶碱的乙醇和水混合溶液， 所述乙醇和水的体积比 1:1， 调节体系 pH 为 8， 再加入10mL溶有交联剂的浓度为8g/L的乙醇溶液， 在50下搅拌反应24h， 用含。
6、有NaCl 的乙酸水溶液反复洗涤产物微粒， 以除去模板分子茶碱， 抽滤， 真空干燥， 即得茶碱分子表 面印迹材料 MIP-ASA-PGMA/SiO2。 2. 根据权利要求 1 所述的一种茶碱分子表面印迹材料的制备方法， 其特征在于， 所述 交联剂为乙二醇二缩水甘油醚 EGDE。 权 利 要 求 书 CN 103172804 B 2 1/4 页 3 一种茶碱分子表面印迹材料的制备方法 技术领域 0001 本发明涉及分子印迹聚合物， 具体涉及一种茶碱分子表面印迹材料的制备方法。 背景技术 0002 生物碱是一大类含氮的天然有机化合物， 广泛存在于很多种植物组织中， 大多具 有较复杂的氮杂环结构， 。
7、具有显著的生理活性与药理活性， 比如抗肿瘤、 抗炎、 抗病毒以及 其他药学功能。生物碱在医药学领域具有十分重要的应用价值和巨大的应用潜力， 随着各 类生物碱市场需求量的迅速增加， 科学高效地从植物中提取、 分离与纯化生物碱， 已成为备 受关注的科学技术。 0003 目前， 一般采用溶剂萃取法从植物组织中提取生物碱， 比如超声波辅助萃取法、 微 波辅助萃取法、 超临界流体萃取法及加压溶剂萃取法等。 然而， 由溶剂萃取法所得到的生物 碱粗提取液， 其成分十分复杂， 可能同时存在多种生物碱， 并含有大量的杂质物质， 对生物 碱提取液进行进一步的分离与纯化， 以得到一定纯度的目标生物碱物质， 这是从植。
8、物体组 织中获得生物碱技术的关键所在。目前分离与纯化生物碱的方法主要有液 - 液 （有机溶剂） 萃取法、 固体吸附剂吸附法、 高速逆流色谱分离法、 其他各种色谱分离技术和分子印迹固相 萃取法。 各种方法相比较， 以分子印迹聚合物为固体萃取剂的分子印迹固相萃取法， 由于分 子印迹聚合物对模板分子具有特异的识别选择性和优良的结合亲和性， 而且固体萃取剂可 再生与循环使用， 高效、 成本低又绿色环保， 在生物碱的分离与纯化领域， 分子印迹固相萃 取法极具发展前景。 0004 茶碱是存在于茶叶等植物中的一种生物碱， 有刺激呼吸系统与神经中枢系统的功 能， 对胃肠道系统和泌尿系统也有刺激作用， 具有重要。
9、的药用价值。如上所述， 与其它生物 碱一样， 目前从茶叶等植物中提取茶碱的方法仍以有机溶剂萃取法为主， 而从粗提取液中 分离茶碱， 基于分子印迹固相萃取法的优点， 近年来， 人们在制备咖啡因分子印迹聚合物方 面已开展了一些研究， 但所采用的制备印迹聚合物的方法大多为传统方法。 0005 制备分子印迹聚合物的传统方法是包埋法， 该方法具有以下缺点 ： 所制得的是块 状印迹聚合物， 印迹效率不高 ； 粉碎、 研磨及筛分获得印迹聚合物微粒的过程， 流程繁杂 ； 而且不少印迹空穴遭到破坏， 致使颗粒内印迹空穴数目有限， 对模板分子 （离子） 结合性能 不高 ； 另外， 由块状印迹聚合物为前驱体所获得的。
10、微粒， 基质较厚， 空穴的孔道较深， 模板分 子扩散阻力大， 传质速度较慢， 不易与识别位点结合。 0006 为有效地克服上述缺点， 需要对现有分子印迹聚合物的制备方法进行改进， 以提 供一种高性能的分子印迹聚合物。 发明内容 0007 本发明是为了解决上述现有技术存在的缺点， 而提供了一种茶碱分子表面印迹材 料的制备方法。 0008 本发明通过 “先接枝聚合 - 后交联印迹” 的新型分子表面印迹方法， 将 ASA-PGMA/ 说 明 书 CN 103172804 B 3 2/4 页 4 SiO2对茶碱的吸附性能与乙二醇二缩水甘油醚的特殊性能相结合， 制得了高性能的分子印 迹聚合物。 0009。
11、 本发明是通过以下技术方案实现的 ： 0010 一种茶碱分子表面印迹材料的制备方法， 包括以下步骤 ： 0011 （1） 硅胶表面化学改性 ： 将活化过的硅胶与硅烷偶联剂 KH-590 加入到甲苯中， 制 得表面化学改性的硅胶微粒 MPMS-SiO2； 0012 （2） 表面化学改性的硅胶微粒接枝聚甲基丙烯酸缩水甘油酯 ： 将表面化学改性的 硅胶微粒 MPMS-SiO2与单体甲基丙烯酸缩水甘油酯 GMA 加入到 DMF 中， 氮气保护， 加入 BPO， 利用 MPMS-SiO2表面的巯基与溶液中的 BPO 构成氧化还原引发体系， 使单体发生表面引发 接枝聚合， 制得接枝微粒 PGMA/SiO2。
12、； 0013 （3） 接枝微粒的水杨酸功能化 ： 在 1.5g 接枝微粒 PGMA/SiO2中加入 30mLDMF， 浸泡 溶胀 12 小时， 再加入溶有 3.35g 5- 氨基水杨酸 （5-Aminosalicylic acid， ASA） 的 60mL 饱 和碳酸钠的水溶液， 于 80 的恒温条件下反应 24h， 然后分离出产物微粒， 分别用乙醇和 蒸馏水洗涤， 真空干燥至恒重， 即得水杨酸功能化接枝微粒 ASA-PGMA/SiO2； 0014 （4） 硅胶微粒表面分子印迹材料的制备 ： 取 1g 水杨酸功能化接枝微粒 ASA-PGMA/ SiO2置于浓度为 1.2g/L 茶碱的乙醇和水混。
13、合溶液， 所述乙醇和水的体积比 1:1， 调节体系 pH 为 8， 再加入 10mL 溶有交联剂乙二醇二缩水甘油醚 EGDE 的浓度为 8g/L 的乙醇溶液， 在 50下搅拌反应 24h， 用含有 NaCl 的乙酸水溶液反复洗涤产物微粒， 以除去模板分子茶碱， 抽滤， 真空干燥， 即得茶碱分子表面印迹材料 MIP-ASA-PGMA/SiO2。 0015 所述的交联剂为乙二醇二缩水甘油醚 EGDE。 0016 本发明表面印迹材料的制备过程如图 1 所示。 0017 接枝微粒 PGMA/SiO2与水杨酸功能化接枝微粒 ASA-PGMA/SiO2的红外光谱如图 2 所示， 在接枝微粒 PGMA/Si。
14、O2的红外谱图中， 于 908cm-1处和 1740cm-1处分别为 PGMA 的环氧 基团和酯羰基特征振动吸收 ； 而在 ASA-PGMA/SiO2的红外谱图中， 在 1589、 1496 和 1460cm-1 等处出现了苯环的骨架特征振动吸收峰， 更重要的是 908cm-1处环氧基团的特征吸收峰消 失， 且在 3440cm-1处出现了羟基的振动吸收峰， 上述谱峰数据的变化充分表明， ASA 已与接 枝大分子 PGMA 的环氧基团发生了开环反应， 将水杨酸基团键联在侧链， 形成了功能接枝微 粒 ASA-PGMA/SiO2。 0018 选择甘油茶碱和苦参碱作为两种对照物， 验证茶碱分子表面印迹。
15、材料 MIP-ASA-PGMA/SiO2的分子识别特性， 甘油茶碱是茶碱与一氯丙二醇缩合而成的一种药物， 其化学结构与茶碱十分相似 ； 苦参碱也是一种重要的生物碱。 0019 效果证明实验一 ： 0020 使用功能接枝微粒 ASA-PGMA/SiO2与分子印迹材料 MIP-ASA-PGMA/SiO2， 首先采 用静态法分别对水介质中的茶碱与甘油茶碱进行了等温吸附实验， ASA-PGMA/SiO2对两种 物质的等温吸附线如图 2 所示， 图 2 显示， 功能接枝微粒 ASA-PGMA/SiO2对两种碱性物质 都具有高的吸附容量， 吸附没有选择性 ； 从 MIP-ASA-PGMA/SiO2对两种物。
16、质的等温结合线 可以看出， 对甘油茶碱的结合容量却大大减小 （最大吸附量由 35mg/g 降到 6mg/g） ， 或者可 以说， 印迹材料 MIP-ASA-PGMA/SiO2对甘油茶碱基本不选择、 不识别、 不结合 ； 而对于茶碱， 不但保持了原来高的结合容量， 而且还有所提高 （最高吸附量由 29mg/g 上升至 31mg/g） ， 说 明 书 CN 103172804 B 4 3/4 页 5 即 MIP-ASA-PGMA/SiO2对茶碱具有的特异的识别选择性与高度的结合亲和性。印迹微粒 MIP-ASA-PGMA/SiO2表面的聚合物薄层内， 分布有大量茶碱分子的印迹孔穴， 这些空穴在尺 寸。
17、大小、 空间结构和作用位点等方面与茶碱分子是高度匹配的， 对模板分子茶碱具有特异 的识别能力， 产生很强的结合作用， 导致很高的结合容量 ； 而对于甘油茶碱而言， 虽然在空 间结构和作用位点等方面， 印迹空穴似乎与甘油茶碱还是较匹配的， 但是在尺寸大小方面， 甘油茶碱分子的体积比茶碱分子大， 茶碱印迹空穴难于容纳甘油茶碱分子进入其中， 因此 印迹空穴对甘油茶碱的不识别与不结合， 导致很低的结合容量。 0021 图 3 为另一种对照物苦参碱在温度 30， pH =7 的条件下， 在功能微粒 ASA-PGMA/SiO2表面的等温吸附线和在茶碱印迹微粒 MIP-ASA-PGMA/SiO2表面的等温结。
18、合 线， 从图 3 可以看出， 功能微粒 ASA-PGMA/SiO2对苦参碱具有很强的吸附作用， 吸附容量高 达 85mg/g （苦参碱分子中含有 2 个碱性 N 原子， 而茶碱分子中含有 4 个碱性 N 原子， 故接枝 度相同的微粒 ASA-PGMA/SiO2对苦参碱的吸附容量势必远高于对茶碱的吸附容量） 。但是， 苦参碱分子的化学结构与茶碱是迥然不同的， 茶碱印迹空穴在空间结构和作用位点等方面 与苦参碱是不匹配的， 故印迹微粒 MIP-ASA-PGMA/SiO2对苦参碱亦是基本不识别与不结合 的， 导致结合容量降低至 19mg/g。 0022 效果证明实验二 ： 0023 采用动态法分别对。
19、水介质中的茶碱与甘油茶碱进行了等温吸附实验， 图 4 为 ASA-PGMA/SiO2对两种物质的动态吸附曲线， 图 5 为 MIP-ASA-PGMA/SiO2对两种物质的动态 结合曲线。比较图 4 与图 5， 当甘油茶碱溶液以 4BV/h 的流速分别逆流通过 ASA-PGMA/SiO2 及 MIP-ASA-PGMA/SiO2填充柱时， 泄漏体积由 30BV 减少至 4BV， 充分显示茶碱印迹材料填 充柱对甘油茶碱基本不选择、 不识别、 不结合 ； 而茶碱溶液分别逆流通过 ASA-PGMA/SiO2及 MIP-ASA-PGMA/SiO2填充柱时， 泄漏体积都保持较高的数值， 且通过 MIP-AS。
20、A-PGMA/SiO2填 充柱时， 泄漏体积还有所增加， 由 24BV 增大至 28BV， 充分表现出茶碱印迹材料填充柱对茶 碱具有特异的识别选择性与优良结合亲和性。 0024 效果证明实验三 ： 0025 配制茶碱与甘油茶碱的二元混合溶液， 使用茶碱印迹材料 MIP-ASA-PGMA/SiO2， 进 行了竞争吸附实验， 采用高效液相色谱法对上清液进行分离， 检测得出两种物质的平衡浓 度， 计算出它们的分配系数Kd， 进而得到印迹材料 MIP-ASA-PGMA/SiO2（相对于甘油茶碱） 对 于茶碱的选择性系数 k， 分配系数与选择性系数数据如表 1 所示。 0026 表 1 0027 说 明。
21、 书 CN 103172804 B 5 4/4 页 6 0028 表 1 表明， 相对于甘油茶碱， 功能微粒 ASA-PGMA/SiO2对茶碱的选择性系数为 0.81， 接近于 1， 这意味着 ASA-PGMA/SiO2对两种物质的吸附能力很相近， 缺乏选择性。但是 相对于甘油茶碱， 茶碱印迹材料MIP-ASA-PGMA/SiO2对茶碱的的选择性系数达7.72， 显示高 的识别选择性。 上述竞争性实验数据再此揭示， 茶碱分子表面印迹材料MIP-ASA-PGMA/SiO2 对于模板分子具有特异的结合选择性。 0029 本发明通过先接枝聚合 - 后交联印迹的方法， 制得了高性能的分子印迹聚合物， 。
22、该分子表面印迹材料， 对茶碱具有特异的识别选择性与优异的结合亲和性。 附图说明 0030 图 1 为本发明表面印迹材料的制备 ASA-PGMA/SiO2过程图 ； 0031 图 2 为功能接枝微粒和分子印迹材料 MIP-ASA-PGMA/SiO2对茶碱与甘油茶碱的等 温吸附图 ； 0032 图 3 为另一种对照物苦参碱在功能微粒 ASA-PGMA/SiO2和茶碱印迹微粒 MIP-ASA-PGMA/SiO2表面的等温结合线 ； 0033 图 4 为 ASA-PGMA/SiO2对两种物质的动态吸附曲线 ； 0034 图 5 为 MIP-ASA-PGMA/SiO2对两种物质的动态结合曲线。 具体实施。
23、方式 0035 实施例 1 0036 一种茶碱分子表面印迹材料的制备方法， 包括以下步骤 ： 0037 1、 硅胶表面化学改性 ： 将 2.5g 活化过的硅胶与 2.5mL 硅烷偶联剂 KH-590 加入 到 125mL 甲苯中， 110下反应 12h， 将巯基引入硅胶微粒表面， 制得表面改性的硅胶微粒 MPMS-SiO2。 0038 2、 硅胶表面化学接枝聚甲基丙烯酸缩水甘油酯 PGMA ： 将 1.2g MPMS-SiO2与 7.8mL 单体 GMA 加入到 70mL DMF 中， 氮气保护， 加入 0.0812g BPO， 利用 MPMS-SiO2表面的巯基与 溶液中的 BPO 构成氧化。
24、还原引发体系， 55下反应 12h， 使单体发生表面引发接枝聚合， 制 得接枝微粒 PGMA/SiO2。 0039 3、 接枝微粒的水杨酸功能化 ： 在装有电动搅拌器、 回流冷凝管及温度计的四口瓶 中， 加入1.5g接枝微粒PGMA/SiO2， 再加入30mLDMF， 将微球浸泡溶胀12小时。 将溶有3.35g ASA的60mL饱和碳酸钠的水溶液转移至上述四口瓶中， 于80 的恒温条件下， 使接枝微粒 PGMA/SiO2表面的环氧基团与 ASA 氨基之间的开环反应进行 24h。结束反应后， 分离出产物 微粒， 分别用乙醇和蒸馏水洗涤， 真空干燥至恒重， 即得水杨酸型功能接枝微粒 ASA-PGM。
25、A/ SiO2。 0040 4、 硅胶微粒表面分子印迹材料的制备 ： 取 1g 功能微粒置于含有浓度为 1.2g/L 茶 碱的乙醇和水混合溶液 （体积比 1:1） 中， 调节体系的 pH 值， 使 pH=8， 吸附平衡后加入 10mL 溶有交联剂 EGDE 的乙醇溶液 （浓度为 8g/L） ， 在 50下搅拌反应 24h。反应结束后， 用含有 NaCl 的乙酸水溶液反复洗涤产物微粒， 以除去模板分子茶碱， 抽滤， 真空干燥， 即得茶碱分 子表面印迹材料 MIP-SA-PGMA/SiO2（简写为 MIP-SAP/SiO2） 。 说 明 书 CN 103172804 B 6 1/3 页 7 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 103172804 B 7 2/3 页 8 图 3 图 4 说 明 书 附 图 CN 103172804 B 8 3/3 页 9 图 5 说 明 书 附 图 CN 103172804 B 9 。