阿魏酸分子表面印跡材料的制備及其分子識別特性研究.pdf

1、阿魏酸(FerulicAcid，F(xiàn)A)化學名為4-羥基-3-甲氧基肉桂酸，在川芎、當歸等中草藥中含量較高，具有抗氧化、清除自由基、抗癌、抗突變、保護心血管系統(tǒng)以及提高免疫能力等藥理作用。目前已廣泛應用于醫(yī)藥、化妝品、保健品及食品添加劑等眾多方面，因此，阿魏酸的分離提純顯得十分重要。分子印跡固相萃取（MISPE）是一種有效的分離技術。針對FA分子結(jié)構(gòu)中存在可聚合雙鍵，本研究通過分子設計，在微米級硅膠微粒表面接枝了功能大分子，并采用“先接枝

2、聚合-后交聯(lián)印跡”的新型分子表面印跡技術，高效地實現(xiàn)了FA的表面印跡，成功制得了三種FA分子表面印跡材料，為采用MISPE方法從FA粗提取液中分離純化FA奠定了基礎。本文的研究內(nèi)容在天然藥物組分的分離純化方面具有重要的科學意義與應用價值。
　　首先，采用γ-氨丙基三甲氧基硅烷(AMPS)作為偶聯(lián)劑，對硅膠微粒表面進行改性，制得表面含有氨基的改性硅膠微粒AMPS-SiO2。使AMPS-SiO2表面的氨基與水溶液中的過硫酸鹽構(gòu)成表面引

3、發(fā)體系，在硅膠微粒AMPS-SiO2表面實施了甲基丙烯酸二甲基氨基乙酯(DMAEMA)的接枝聚合，制得接枝微粒PDMAEMA/SiO2；以2-氯乙胺為季銨化試劑，使接枝的大分子PDMAEMA的叔胺基團發(fā)生季銨化反應，實現(xiàn)了接枝微粒PDMAEMA/SiO2的季銨化(Quaternization)轉(zhuǎn)變，制得了陽離子性功能接枝微粒QPDMAEMA/SiO2。采用紅外光譜(FTIR)、掃描電子顯微鏡(SEM)及Zeta電位測定等多種手段對兩種接

4、枝微粒進行了表征。主要研究了溫度對接枝聚合和季銨化轉(zhuǎn)變反應的影響，優(yōu)化了反應條件。還考察了PDMAEMA/SiO2和QPDMAEMA/SiO2對阿魏酸的吸附性能。研究結(jié)果表明，采用-NH2//S2O82-表面引發(fā)體系，可有效地實現(xiàn)DMAEMA的接枝聚合，適宜的反應溫度為35℃；2-氯乙胺與接枝微粒叔胺基團之間的季銨化反應可順利進行，適宜的反應溫度為60℃，叔胺基團的季銨化度可達82％。憑借主-客體之間的強靜電相互作用并協(xié)同以陽離子-π相

5、互作用，兩種接枝微粒PDMAEMA/SiO2和QPDMAEMA/SiO2對阿魏酸均可產(chǎn)生很強的吸附作用，且后者的吸附能力更強，兩者的吸附容量分別為0.75mmol/g和0.94mmol/g，為后面制備兩種FA分子表面印跡材料奠定了基礎。
　　采用本課題組建立的“先接枝聚合-后交聯(lián)印跡”新型分子表面印跡技術，憑借主-客體之間的靜電相互作用、陽離子-π相互作用以及氫鍵相互作用，以FA為模板分子，二溴己烷為交聯(lián)劑，對接枝在硅膠表面的PD

6、MAEMA大分子鏈進行了分子印跡（MIP），制備了FA表面印跡材料MIP-PDMAEMA/SiO2。分別以綠原酸(CHA)和咖啡酸(CA)和為對比物，采用靜態(tài)與動態(tài)兩種方法，考察研究了表面印跡材料MIP-PDMA EMA/SiO2對FA的結(jié)合性能與分子識別特性。研究結(jié)果表明，分子表面印跡材料MIP-PDMAEMA/SiO2對阿魏酸具有優(yōu)良的結(jié)合性能和識別選擇性，靜態(tài)和動態(tài)結(jié)合容量約為0.74mmol/g。相對于分子結(jié)構(gòu)與FA具有相似性的

7、縮酚酸綠原酸，F(xiàn)A表面印跡材料對阿魏酸的選擇性系數(shù)高達6.47；相對于分子結(jié)構(gòu)與FA分子十分相似的酚酸咖啡酸，印跡微粒對FA的選擇性系數(shù)也達2.75。此外，印跡材料MIP-PDM EMA/SiO2還具有良好的洗脫性能，用乙酸/甲醇（V:V=1：9）的混合溶液作為洗脫液，18個床體積內(nèi)解吸率可達99.6%。
　　仍采用“先接枝聚合-后交聯(lián)印跡”的表面印跡技術，憑借主-客體之間的靜電相互作用和陽離子-π相互作用，以阿魏酸為模板分子，戊

8、二醛為交聯(lián)劑，使功能大分子QPDMAEMA與戊二醛之間發(fā)生交聯(lián)反應(席夫堿反應)，制備了FA分子的另一種表面印跡聚合物MIP-QP/SiO2。在對印跡材料進行充分表征的基礎上，重點研究了其分子識別特性，評估了以其為固體吸附劑采用MISPE法分離FA的性能。研究結(jié)果表明，印跡微粒 MIP-QP/SiO2對FA具有更高的結(jié)合性能和識別選擇性，對FA的結(jié)合容量高達0.95mmol/g；相對于綠原酸，印跡微粒對阿魏酸的選擇性系數(shù)高達7.15；相

9、對于咖啡酸，印跡微粒對FA的選擇性系數(shù)也高達3.27。印跡材料MIP-QP/SiO2還具有良好的洗脫性能，用乙酸/甲醇（V:V=1：9）的混合溶液作為洗脫液，20個床體積內(nèi)解吸率可達99.7%。
　　最后，以甲基丙烯酸（MAA）為功能單體，仍采用“先接枝聚合-后交聯(lián)印跡”的分子表面印跡技術，利用主-客體之間的氫鍵相互作用，實現(xiàn)了FA分子在硅膠表面的印跡。首先，通過改性硅膠微粒AMPS-SiO2表面的氨基與水溶液中的過硫酸鹽構(gòu)成表面

10、引發(fā)體系，通過表面引發(fā)接枝，將功能單體甲基丙烯酸（MAA）接枝聚合在微米級硅膠微粒表面，制得了功能接枝微粒PMAA/SiO2；然后，以FA為模板分子，乙二醇二縮水甘油醚（EGDE）為交聯(lián)劑，對接枝在硅膠表面的PMAA大分子鏈進行了分子印跡，制備了FA分子表面印跡材料MIP-PMAA/SiO2。采用靜態(tài)與動態(tài)兩種方法考察了MIP-PMAA/SiO2對模板分子FA的識別特性與結(jié)合性能。實驗結(jié)果表明，印跡材料MIP-PMAA/SiO2對FA分