[发明专利]一种手性分离用中空纤维膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于功能高分子材料领域，特别涉及一种具有选择性分离手性分子的手性分离用中空纤维膜及其制备方法。该膜可应用于苯丙氨酸手性分离领域。

背景技术

许多手性物质广泛存在于药物中，与我们的生活密切相关。由于手性物质中不同的对映体分子具有不同的旋光性，在药理活性、代谢作用以及毒副作用等会产生显著差异，药物临床表现为其中一种对映体分子具有一定的药效作用，但另一种对映体分子不具有药理作用，甚至会造成不利的负面作用。因此，在药物制备过程中手性分离具有重要的意义。

近年来，膜分离技术在手性分离领域的研究和应用日趋火热，其中手性拆分膜通过手性识别点对不同对映体的选择性吸附来分离手性物质，具有能耗低、易于连续操作等优点，被认为是进行大规模手性分离非常有潜力的方法之一，成为分离膜研究的新热点

手性拆分膜按膜的形态可分为手性拆分液膜和手性拆分固膜。手性拆分液膜具有较高的选择性和经济性(使用手性选择剂较少)，但稳定性较差，其应用受到了很大的限制。手性拆分固膜能够克服液膜的不足，因而倍受该领域研究者的关注。但是，手性拆分固膜的最大缺陷是拆分过程为非稳态，当吸附点达到饱和后膜不再具有拆分能力，需进行解吸，而解吸过程控制起来麻烦，导致分离效率较低，且很难同时具备高通量和高选择性。

为了提高手性拆分固膜的分离效率及可应用性，智能型手性分离膜的开发和研究倍受关注。智能手性分离膜可对温度、pH值、离子浓度、电场等外界刺激产生响应，可以通过改变外界环境条件来调控材料内部孔隙大小，实现膜的高选择性、高通量，提高分离效率。由于外界环境条件中温度控制相对较容易，利用温敏高分子材料具有低临界溶解温度(LCST)的特点，研究和开发温敏手性分离膜则更具现实意义。但是，目前研究和开发的温敏手性分离膜存在以下几大需解决的问题：

(1)温敏手性分离膜的制备方法主要是对基膜材料的接枝改性修饰，存在改性制备过程复杂，改性后材料稳定性变差、接枝层易于脱落等缺陷，难于实现工业化生产。

(2)温敏手性分离膜的温敏性不够明显，温度对手性识别和拆分的智能化调控作用以及调控稳定性有待进一步提高。

(3)膜的手性选择性、分离效率、通量等不高，实现稳态分离较为困难。

苯丙氨酸是α-氨基酸的一种，是人体必需氨基酸之一，具有生物活性的光学异构体为L-苯丙氨酸(L-Phe)。L-Phe人体不能合成，广泛用于医药和阿斯巴甜的主要原料。苯丙氨酸可通过微生物发酵、蛋白质水解、以及有机合成的方法制备。合成法制备苯丙氨酸的收率低，通常从天然产物中提取，但手性分离效率是目前制约L-Phe产量的主要问题。

发明内容

针对温敏手性分离膜存在的上述问题，以及手性分离膜的潜在应用和苯丙氨酸手性分子的分离难题，本发明拟解决的技术问题是：提供一种对苯丙氨酸手性分子具有良好吸附和分离功能的氨基酸手性分离用中空纤维膜及其制备方法。

本发明一方面以L-Phe作为拆分对象，通过改性合成手性氨基酸单体，进而与温敏单体N-异丙基丙烯酰胺(NIPAAm)共聚，合成温敏手性共聚物微凝胶P(NIPAAm-co-AAc-L-PheEt)。另一方面，采用自由基共聚法将NIPAAm单体与聚偏氟乙烯(PVDF)接枝共聚，合成温敏膜成膜基质PVDF-g-PNIPAAm。最后，将温敏手性共聚物微凝胶与PVDF-g-PNIPAAm共聚物溶液共混配成纺丝料液，采用干-湿法纺丝工艺制备具有手性识别和拆分功能，且可通过控制环境温度变化实现L-Phe高效分离的氨基酸手性分离用中空纤维膜。

本发明所述一种氨基酸手性分离用中空纤维膜及其制备方法包括如下步骤：

(1)手性温敏共聚物微凝胶的合成：将L-Phe酯化生成L-苯丙氨酸乙酯盐酸盐(L-PheEt)，进而与丙烯酰氯酰化反应合成手性单体N-(L-1-乙氧甲酰基-2-苯基)丙烯酰胺(AAc-L-PheEt)。搭三口烧瓶装置，加入50ml经除水处理的四氢呋喃(THF)冷凝回流，在三口烧瓶中加入NIPAAm单体，控制NIPAAm浓度为0.1～0.18mol/L。按质量比r为0.2加入手性单体AAc-L-PheEt，以及0.05～0.20g交联剂MBAA后，在20～30℃下通氮气搅拌30～60分钟，缓慢升温至50～70℃，稳定20～40分钟，加入0.04～0.08g引发剂偶氮二异丁腈(AIBN)，恒温反应6～10小时。反应结束后，向反应液加入石油醚沉淀，抽滤得到手性温敏共聚物微凝胶P(NIPAAm-co-AAc-L-PheEt)，干燥后置于阴冷处保存。