一种用于色氨酸手性分离的环糊精/抗生素复合膜及制备方法技术

本发明专利技术公开了一种用于色氨酸手性分离的环糊精/抗生素复合膜及制备方法，本发明专利技术以环糊精和氨基糖苷类抗生素作为水相单体，在水相中通过主客体超分子作用沉积在多孔支撑膜表面，构建具有手性识别纳米通道结构的分离膜，进而通过化学交联增强膜内纳米通道结构的稳定性；再通过表面接枝氨基糖苷类抗生素进行功能强化，制备高性能手性分离膜。该手性分离膜在0.1MPa操作压力下，D

【技术实现步骤摘要】
一种用于色氨酸手性分离的环糊精/抗生素复合膜及制备方法


[0001]本专利技术属于膜分离领域，尤其涉及一种用于色氨酸手性分离的环糊精/抗生素复合膜及制备方法。

技术介绍

[0002]手性是自然界的基本属性，手性分子的化学结构相同且物理性质十分相似。手性药物分子在空间排列上存在异构互为镜像，不同手性结构的药物分子生理作用不同，其中一种异构体分子具有积极疗效，而另一种则具有较低的药理活性或毒副作用，因此实现手性药物分子的识别与拆分对生命健康领域产业的发展具有重要意义(Coordin.Chem.Rev.,2020,425:213481)。氨基酸作为人体必需生理组分，其大多具有手性特征。其中，D型氨基酸在人体内需要转化为L型氨基酸后才可被吸收利用，一旦D型氨基酸超过人体转化极限则会造成氨基酸中毒，因此在合成氨基酸后必须对其进行手性拆分处理(J.Am.Chem.Soc.,2019,141(51):20187
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20197.)。传统手性药物分子的拆分方法包括化学拆分法、色谱拆分法、酶拆分法、结晶拆分法等，但通常存在工艺复杂，分离效率较低，成本高昂的问题。膜分离法用于手性药物分子拆分具有低能耗、分离效率高、以及易于规模化连续生产等优势，可大幅提高生产效率。因此，开发可用于氨基酸对映异构体分离的高性能手性分离膜具有重要科学意义和实际应用前景。
[0003]目前，用于手性药物拆分的分离膜以聚合物膜为主，通常以纤维素、海藻酸钠、壳聚糖等为成膜材料。上述聚合物具有成膜性能好且膜制备方法多样的优势，但所得膜结构较致密，拆分效率和渗透通量均有待于进一步提高(Coordin.Chem.Rev.,2022,425:213481)。随着纳米材料的迅速发展，研究人员将多孔纳米材料引入聚合物膜内，可以提高膜对物质的传递效率，但由于缺陷结构的产生通常会降低手性分子的拆分效率。因此，亟待开发新型手性识别功能膜材料，并通过简便可控的制备方法构建高性能手性分离膜。
[0004]环糊精作为一种无毒、制备成本低且具有独特空腔结构的材料，已逐渐用于分离膜的制备。研究发现，环糊精的疏水性空腔直径为0.57～0.95埃米，能够允许水通过，且富含大量的手性识别位点，可对手性氨基酸分子进行有效分离(J.Mater.Chem.A,2019,7:2055；Polymers 2019,11:1737)。氨基糖苷类抗生素具有多个手性中心及多个羟基和氨基官能团，具有良好成膜性能，作为功能材料引入膜内部和表面，可进一步提高膜的手性分离效率。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是克服现有技术的不足，提供一种用于色氨酸手性分离的环糊精/抗生素复合膜及制备方法。本专利技术以环糊精和氨基糖苷类抗生素作为水相单体，在水相中通过主客体超分子作用沉积在多孔支撑膜表面，构建具有手性识别纳米通道结构的分离膜，进而通过化学交联增强膜内纳米通道结构的稳定性；进一步，通过表面接枝氨基糖苷类
抗生素进行功能强化，制备高性能手性分离膜。环糊精具有独特的疏水性手性分子识别空腔结构，氨基糖苷类抗生素富含氨基和大量手性活性中心，其具有大量六元环结构在氨基酸拆分过程中将起到重要作用。本专利技术结合多种识别性功能材料优点，膜制备方法简便可控、易于操作，成本较低，所制备的膜具有良好的亲水性、抗菌性和手性分离稳定性，将其应用于手性氨基酸的分离具有良好的应用前景。
[0006]本专利技术采用的技术方案如下：
[0007]一种用于色氨酸手性分离的环糊精/抗生素复合膜的制备方法，包括如下步骤：
[0008]1)将0.1～0.5质量份的环糊精固体粉末和0.1～0.4质量份的氨基糖苷类抗生素溶解于100质量份的碱性水溶液中获得水相溶液，水相溶液中环糊精与氨基糖苷类抗生素通过超分子作用形成主客体复合物；之后将上述水相溶液浸渍于多孔支撑膜表面进行分子自组装表面沉积，再用质量百分比浓度为0.1～0.5wt％的有机交联溶液进行浸渍处理，得到环糊精/抗生素初生态复合膜；
[0009]2)将上述环糊精/抗生素初生态复合膜浸渍在质量百分比浓度为0.1～0.5wt％的氨基糖苷类抗生素溶液中，进行表面接枝反应，最后经热固化处理，去离子水洗涤后，形成表面手性分子识别功能强化的环糊精/抗生素复合膜；
[0010]步骤1)中所述的环糊精为α
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环糊精、β
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环糊精、γ
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环糊精、两性环糊精中的一种或多种按任意比例混合组成；步骤1)和步骤2)中所述的氨基糖苷类抗生素为妥布霉素、庆大霉素、卡那霉素、链霉素、阿米卡星中的一种或多种按任意比例混合组成；步骤1)中所述的多孔支撑膜为聚砜超滤膜、聚醚砜超滤膜、聚丙烯腈超滤膜、聚偏氟乙烯超滤膜；步骤1)中所述的有机交联溶液中有机交联剂为间苯二甲酰氯、均苯三甲酰氯、联苯四甲酰氯、邻苯二甲酰氯、均苯三甲醛中的一种或多种按任意比例混合组成。
[0011]其中，两性环糊精是指同时含有阴、阳离子功能基团的环糊精，具体地，可以通过如下方法制备获得：
[0012]将1.0～7.0质量份的α
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环糊精、β
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环糊精或γ
‑
环糊精、2.5～12质量份的两性离子胺单体和0.3～1.5质量份的环氧交联剂溶解于100质量份的碱性水溶液中，在50～70℃下反应1～4小时，反应结束后将产物经溶解沉淀进行提纯，再经加热干燥得到两性环糊精固体粉末。两性离子胺单体为N
‑
氨乙基哌嗪丙烷
‑1‑
磺酸内盐、2,6二氨基吡啶丙烷
‑1‑
磺酸内盐、2,6二氨基吡啶丙烷
‑1‑
羧酸内盐、1,2
‑
双[N
‑
甲基
‑
N
‑
(3
‑
磺基丙基)
‑
烷基铵]乙烷、丁二醇双琥珀酸二氯羟丙基季铵双酯磺酸钠等。环氧交联剂为环氧氯丙烷、二(2
‑
环氧丙基)醚、乙二醇二缩水甘油醚、三羟甲基丙烷三缩水甘油醚等。
[0013]优选地，步骤1)中所述的碱性水溶液是质量百分比浓度为0.01～1.0wt％的氢氧化钠或氢氧化钾水溶液；优选地，步骤1)中所述的分子自组装表面沉积条件是在15～25℃下浸渍沉积2～10分钟；优选地，步骤1)中所述的有机交联溶液的溶剂为正己烷、庚烷、环己烷或甲苯；优选地，步骤1)中所述的有机溶液浸渍处理条件是在15～25℃下浸渍1～5分钟；优选地，步骤2)中所述的表面接枝反应条件是在15～25℃下反应1～10分钟；优选地，步骤2)中所述的热固化处理条件是在20～60℃下干燥处理20～180分钟。
[0014]一种上述制备方法制备得到的用于色氨酸手性分离的环糊精/抗生素复合膜，所述的环糊精/抗生素复合膜可用于手性氨基酸的分离领域。
[0015]本专利技术用于色氨酸手性分离的环糊精/抗生素复合膜，以环糊精和氨基糖苷类抗
生素作为水相单体，在水相中通过主客体超分子作用沉积在多孔支撑本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于色氨酸手性分离的环糊精/抗生素复合膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：1)将0.1～0.5质量份的环糊精固体粉末和0.1～0.4质量份的氨基糖苷类抗生素溶解于100质量份的碱性水溶液中获得水相溶液，水相溶液中环糊精与氨基糖苷类抗生素通过超分子作用形成主客体复合物；之后将上述水相溶液浸渍于多孔支撑膜表面进行分子自组装表面沉积，再用质量百分比浓度为0.1～0.5wt％的有机交联溶液进行浸渍处理，得到环糊精/抗生素初生态复合膜；2)将上述环糊精/抗生素初生态复合膜浸渍在质量百分比浓度为0.1～0.5wt％的氨基糖苷类抗生素溶液中，进行表面接枝反应，最后经热固化处理、洗涤后，形成表面手性分子识别功能强化的环糊精/抗生素复合膜；其中，所述的环糊精为α
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环糊精、β
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环糊精、γ
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环糊精、两性环糊精中的一种或多种按任意比例混合组成；所述的氨基糖苷类抗生素为妥布霉素、庆大霉素、卡那霉素、链霉素、阿米卡星中的一种或多种按任意比例混合组成；所述的多孔支撑膜为聚砜超滤膜、聚醚砜超滤膜、聚丙烯腈超滤膜、聚偏...

【专利技术属性】
技术研发人员：计艳丽，吴欢欢，张凯，高从堦，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：