| 当前位置 : 首 页 >> 大黄酚 >> 正文阅读 |
 |
| 大黄酚分子印迹聚合物合成及其性能评价 |
大黄酚(Chrysophanol，CSPN)存在于蓼科植物掌
叶大黄(Rheum palmatum L．)的根，望江南(Cassia
occidentalis L．)的嫩根、种子，巴天酸模(Rumex pati—
entia L．)的根中。在植物体内大黄酚和大黄酸、大黄
素甲醚等几种蒽醌类衍生物常共同存在，它们结构相
似，酸性、极性以及在有机溶剂中的溶解性都极其相
近，传统的硅胶柱层析法¨ 分离提取大黄酚缺乏专
一性，操作繁琐、费时，且消耗大量的溶剂，因此建立
一种快速提取纯化大黄酚的方法非常必要。
分子印迹聚合物(MIP)是一种对模板分子具有
高度亲和性和选择性的聚合物，具有抗恶劣环境、稳
定性好、使用寿命长等优点。本实验以大黄酚为模板
分子制备了印迹聚合物，并采用静态吸附法研究其吸附特性，为分离、富集复杂中药体系中的大黄酚打下
了基础。
口塞验部
1．1 仪器与试剂
756CRT紫外可见分光光度计(上海精密科学仪
器有限公司)、FA2004N型电子天平(精密0．0001
g)、英泽辐照光源电器箱(天津市英泽科技有限公
司，紫外灯)、HY一5型回旋振荡器(国华电器有限公
司)、800电动离心机(天津市华北实验仪器有限公
司)、25 mL安瓿瓶、减压装置
大黄酚(南京替斯艾么中药研究所，对照品)、4
一乙烯基吡啶(Alfa Aesar，4一VP)、甲基丙烯酸(天津市瑞金特化学品有限公司，M从)、丙烯酰胺(天津
市瑞金特化学品有限公司，AM)乙二醇二甲基丙烯酸
酯(上海邦成化工有限公司，EDMA，)、偶氮二异丁腈
(天津市瑞金特化学品有限公司，AIBN，)、三氯甲烷
(天津市红岩化学试剂厂)、甲醇(天津市科密欧化学
试剂有限公司)、三乙胺(天津市北方天医化学试剂
厂)、甲酸(北京红星化工厂)所用试剂无特殊说明
皆为分析纯。
1．2 紫外光谱分析
固定大黄酚的浓度为0．10 mmol／，L，分别加入不
同量的甲基丙烯酸、4一乙烯基吡啶、振荡后放置
30 n，分别以相同浓度的各功能单体做参比，检测
大黄酚紫外光谱的变化。
1．3 大黄酚分子印迹聚合物合成
准确称取大黄酚0．254 2 g(1 mm01)放人锥型
瓶中，加人10 mL三氯甲烷超声震荡10 n，使其溶
解，分别加人0．841 1 g(8 retoo1)4一乙烯基吡啶，超
声震荡10 rIlin，加入7．926 0 g(40 Hm )乙二醇二甲基
丙烯酸酯和0．O4OO 0 g(0．31 mmo1)偶氮二异丁腈，超
声震荡10 lTlin，充氮气10 n排除空气，将混液移人安
瓿瓶中，再通人约10 min氮气，减压下用煤气火焰封
管，在紫外灯下照射48 h，得大黄酚分子印迹聚合物。
取出聚合物用研钵研细，湿法过325目筛，晾干
后放人索氏提取器中，用8：2( )的甲 乙酸溶液
去模板分子及未反应的化合物，用上述溶液反复超声
洗涤，用甲醇洗至中性，洗至用紫外可见分光光度计
检测不到印迹分子，用丙酮反复沉降以除去过细的聚
合物颗粒，然后放人真空干燥器中干燥至恒重备用。
非印迹聚合物(NMW)的合成除不加大黄酚外，
其余同上。
1．4 平衡吸附实验
称取30 mg印迹聚合物MIP装于25 mL锥形瓶
中，加入5．0 mL的已知浓度的大黄酚或其它底物甲
醇标准溶液，在回旋震荡器上震荡12 h，吸附后的溶
液转入高速离心机中离心5 min，取适量的离心液，用
甲醇稀释至一定体积，用紫外分光光度计在一定波长
下测定平衡吸附液中底物的游离浓度，根据吸附前后
的溶液中大黄酚的浓度变化，计算印迹聚合物对其结
合量B( mol／g)，平行测定3次，取平均值。同样
的方法对非印迹聚合物NMIP进行实验。
吸附底物后的MIP和NMIP，按照洗去印迹分子的方法除去底物，干燥后可重复使用。
1．5 选择性研究
称取聚合物30．0 mg，选用与大黄酚分子结构相
似的大黄素、大黄素甲醚、大黄酸和大黄酚作为底物，
以甲醇为溶剂研究大黄酚印迹聚合物对底物的选择
性结合特性，用平衡结合方法测定MIP及NMIP的结
合量。
2．1 溶剂的选择
在非共价型的印迹中，溶剂的极性对氢键和离子
间作用的影响较大，为了提高MIP的识别性能常选
用非极性或弱极性非质子传递溶剂 J，为此本文比
较了二氯甲烷、氯仿、乙腈、甲醇等溶剂中单体和印迹
分子的溶解效果，表明在三氯甲烷中单体和CSPN可
以得到很好的溶解。
2．2 功能单体的选择
在合成分子印迹聚合物中，功能单体及模板分子
和功能单体的比例的选择，是获得高选择性的MIP
的关键。从模板分子大黄酚的结构上分析，大黄酚分
子含有两个酚羟基，具有一定的酸性，其蒽醌环上的
氧原子，因含有未共用电子对，故又表现微弱的碱性。
从理论而言，选择碱性的功能单体会有利于模板分子
和功能单体形成稳定的主客体复合物 J。
为选择合适的功能单体和合适的反应配比，本文
通过紫外光度法分别选择 一甲基丙烯酸(MAA)和
4一乙烯吡啶(4一VP)为功能单体进行实验，研究不
同功能单体和大黄酚的相互作用。固定大黄酚的浓
度，逐步增大各功能单体在溶液中的浓度，进行紫外
光谱扫描，得到大黄酚与不同功能单体作用的一系列
溶液的紫外吸收光谱图(图1)。
从图1(a)一(b)可以看出：随着功能单体MAA
和4一VP浓度的增加，光谱中最大吸收波长向长波
方向移动，吸收峰的强度减弱；这表明在大黄酚和
M从和4一VP之间均产生了结合作用，但在图1(a)
中光谱最大吸收波长移动较多，且吸收峰强度减弱也
较多，原因是MAA是酸性功能单体与弱酸性的模板
分子大黄酚之间只可能产生一定的氢键作用，而且结
合位点较少，所以作用较弱；而和碱性功能单体4一
VP之间作用力较强，因为4一VP既可以作为氢受体
与模板分子形成氢键，还可以与模板分子发生酸碱作用，形成了较稳定的主客体复合物。由此我们可以推
断：4一VP是一种较理想的功能单体。
另外，从图1(a)我们还可以看出，随着模板、单
体比例增加，混和溶液的吸收峰的强度逐渐减弱，但
当大黄酚模板分子与功能单体的比例超过l：8时，吸
收峰的强度减弱开始变得不明显，这可能是由于模板
与单体比例低时，单体分子的量不足以使所有的模板
分子与单体之间形成有效的作用力，因此出现随着模
板、单体比例增加，大黄酚分子与单体结合增加吸光
度减小的现象；但当功能单体大量过量时，因为一方
面大大过量的4一VP可能导致由非组装的4一VP残
基产生的非选择性的结合位点增加，另一方面4一VP
浓度过大可能引起自身的缔合，结果选择性结合位点
数反而降低。由此说明，虽然4一VP浓度增加可使
模板分子与4一VP之间的作用更充分，但并不是4一
VP的浓度越大越好，因此本实验以l：8为最佳模板
与单体配比来制备分子印迹聚合物。
2．3 MIP的结合特性
2．3．1 印迹和非印迹聚合物对大黄酚吸附性能比较
为了研究MIP的结合特性，准确称取一组质量
相同的MIP，测定它对不同浓度大黄酚的结合量，同
样的方法对空白聚合物NMIP进行实验，绘制结合等
温线如图2。由图2可看出：印迹聚合物MIP相对应
的非印迹聚合物NMIP有较高的结合容量，说明在印
迹聚合物MIP内存在由印迹作用形成的结合位点。
2．3．2 Scatchard分析
在分子印迹技术研究中常采用Scathard模型
来评价分子印迹聚合物的吸附特性，它来源于生物化
学中的抗体或一些受体动力学研究，用于确定平衡键
合常数以及键合位的数目，是对受体的平衡键合进行
分析的一种数学方法。
根据Scatchard方程： [analyte]=(B 一B)／
计算印迹聚合物的结合常数，式中。B(Ixmol／g)
为平衡时聚合物对分析物的吸附量，B 为最大吸附
量，[analyte]为平衡时未被吸附的分析物浓度， 为
平衡离解常数。以B／[analyte]为纵坐标，B为横坐
标做图得到图3。由图3可见，在Scatchard图中，
[analyte]对 明显呈非线性关系，但是图中的两个
部分却可以呈现较好的线性关系，对图中的两段线性
明显较好的部分分别进行拟合，得到拟合线性方程：
高亲和力位点 [analyte]=一0．094 16B+3．263 4
(相关系数r=0．996 6)和低亲和力位点B／[analyte]
= 一0．030 97B+1．277 1(相关系数r=0．967 6)，由
线性方程的斜率和截距可求得聚合物的高亲和力位
点的平衡离解常数K。=1．062 X 10～mol／L；最大表
观吸附位点数B=34．66 mol／g；聚合物的低亲和力位点的平衡离解常数KD=3．229 X 10～mol／L；最大
表观吸附位点数曰一=41．24 pmol／g。两类结合位点
产生的原因可能是在聚合前或聚合期间的反应混合物
溶液中，功能单体与印迹分子之间存在多种相互作用，
可以形成两类不同组成的复合物，在聚合反应不同的
时期均能够进入到空穴当中，因此在印迹聚合物中形
成两类不同性质的特异性空穴。
2．4 MIP对底物的选择性
按照1．5的方法选用与大黄酚分子结构相似的
大黄素、大黄素甲醚、大黄酸和大黄酚(其分子结构
见下图4)作为底物进行选择性实验，用平衡结合方
法测定MIP及NMIP的结合量并计算 值。
静态吸附分配系数 用来表征印迹聚合物对不
同底物的选择性， cp／ ，其中 ( ol·g )表
示聚合物结合底物的浓度， ( 。卜g )表示溶液
中底物的平衡浓度。计算结果见表1。
由表l可见，印迹聚合物对大黄酚的分配系数
明显大于非印迹聚合物的分配系数 ，表现出了较好
的选择性。这说明以大黄酚为模板分子的印迹聚合
物经洗脱后留下的空穴无论从功能基和立体结构形
状上都能与模板分子相匹配，显示出良好的识别能
力。在其它3种蒽醌衍生物中，结构与大黄酚很相
近，都有与大黄酚相似的蒽醌环，均能产生与功能单
体4一乙烯吡啶结合的相似的结合位点，只是蒽醌环
的取代基不同，按照取代基立体结构大小的排列顺序
为羧基(大黄酸)>甲氧基(大黄素甲醚)>羟基(大
黄素)，增大了结合时的空间位阻，因此其在印迹聚
合物上的吸附量顺序为大黄酚>大黄素>大黄素甲
醚>大黄酸。说明印迹聚合物对4种蒽醌衍生物的
识别取决于母体蒽醌环上的结合位点和分子的空间
结构，由此证明印迹聚合物与印迹分子的作用是功能
团和立体形状之间相互作用的协同效果。
囵绫途
以4一乙烯吡啶为功能单体，乙二醇二甲基丙烯
酸酯为交联剂，采用分子印迹技术合成的大黄酚分子
印迹聚合物，对大黄酚呈现出较好的吸附选择性。该
聚合物具有热稳定性好、机械稳定性高和可长期使用
的特点，有望用作固相萃取的吸附剂，应用于大黄等
中药中大黄酚的分离提取中。
|
|
|
|
