[发明专利]官能化材料和其用途

说明书

技术领域

本发明涉及新官能化材料和它们的用途。本发明的材料可以在很宽的应用范围内使用，例如作为生物分子(包括酶)的固定材料，阳离子和阴离子交换剂，有机和无机化合物清除剂，固相纯化或提取材料，生物化合物(包括内毒素)的除去和纯化，贵金属回收，抗微生物剂，亲水改性剂，耐焰剂，抗静电剂，生物医学器械的涂层，防水膜和涂层，固相合成材料和色谱材料。本发明还涉及这些新产品的前体和它们的制备方法。

背景技术

对于许多不同的应用，例如液相合成、固相合成、固相提取、催化、催化剂载体、产品纯化和用于制造的生物分子例如酶的固定和使用，官能化固体的应用正快速地发展。官能团或官能团组合的化学结构以及将官能团与固体载体连接的链或链组合的化学性质和长度在决定性能特征方面是重要的。因此，具体应用的性能依赖于化学结构和表面附近的官能团的排列。在这些应用中，官能化固体的操作优点是容易操控、通过过滤与其余介质的分离简单、再生和再利用。对这些官能化固体的关键要求是在各种各样的操作条件范围内具有优异的物理和化学稳定性、广泛的溶剂适用性、快的动力学-快速和容易使用官能团、和官能团对于所需要的应用具有高的固有活性。此外，由容易获得的试剂来制备这些官能化的材料必须简单。最后，如果官能团可以容易地转变成可以用于其它应用的不同官能化材料，则它是非常有利的。

贵金属，包括铂、铑、钯、钌、铱、铼和金广泛地用于多变范围的应用。关键的商业和操作要求是由于它们的成本和受限可获得性而捕集这些金属以便再利用和为了确保产品纯度而将它们从工艺料流除去。为了尽可能多地从产物和废料流中捕集这些贵金属，要求新和更好的技术。

由于更加严格的环境法规，对于毒性和危险化学品的除去和回收更有效的体系具有增长的需求，所述毒性和危险化学品来自多种来源包括广范围的污染产品、活性药物成分(AP I)、溶剂、饮用水和含水废物以及来自污染水。例如，在制药工业中，在API或它们的中间体的制造中正在增加金属催化剂的使用。考虑到这些金属的毒性，必须在AP I中达到非常低的残余含量。在用于生物学评价的化合物库的制备中，需要简单和快速纯化反应混合物的方法，以便筛选数以千计的化合物，从而确定最佳条件和研制计划。电子工业对于具有极低含量的阳离子和阴离子的超纯水具有特别需要。其它工业例如核工业和电镀工业产生大量的水基排出物，其被不希望的金属离子严重地污染。

在溶液相有机合成中使用官能化固体材料来帮助快速纯化和后处理。这些材料(亦称清除剂)可以除去过量试剂和副产物。典型地，将清除剂加入到溶液中，以急冷和选择性地与过量或未反应试剂和反应副产物进行反应。利用简单过滤来除去当前与官能化的材料连接的、不需要的化学品。这种简单方法规避了液-液萃取、色谱和结晶的标准纯化方法。

基因毒性剂能够引起对DNA的直接或间接损害。对于新的和现有的药物剂，要求基因毒性杂质评价。标准杂质阈值不适用于基因毒性杂质。一些药物剂由于是潜在的基因毒性杂质而已被临床控制，在一些情况下，产品已被召回。由于它们的性质，潜在的基因毒性杂质通常是高度反应性的并且低至所要求限度的分析是挑战性的。一类基因毒性杂质是烷基化剂。制造药物剂的合成现在正被检查以识别潜在的基因毒性杂质和它们的命运。除去此类基因毒性剂的可能的解决方案包括再结晶或清除潜在的基因毒性杂质或其前体。因此，仍需要设计对此类基因毒性杂质有效的非均相清除剂。

由于它们的毒性，增长了对于阳离子和阴离子的除去和回收更有效的体系的需求，所述阳离子和阴离子包括广范围的污染产品、活性药物成分(API)、溶剂、饮用水和含水废物以及来自污染水。取代的聚苯乙烯衍生物已知用作这些应用的清除剂，但是它们具有许多局限性例如缺乏热稳定性、在有机溶剂中的溶胀和收缩和有限范围的官能团以及差的选择性。