一.研究目的和意义
许多作为生命活动的重要基础的生物大分子,如蛋白质、多糖、核酸和酶等,还有大量的与人体健康密切相关的药物几乎都是手性的。这些物质在体内往往具有重要的生理功能,而且分子药理学研究表明,含有手性因素的药物对映体在人体内的毒性反应,药理活性以及代谢过程都存在着显著的差异。通常情况下,只有一种对映体具有药理活性,而另一个对映体不仅没有药理活性,还会产生一定副作用, 手性药物单一对映体的开发已显得非常迫切。因此,我们希望用一种合适的手性拆分剂对一些手性物质进行拆分效果研究,以达到高效的拆分效果,进而为提高含手性因素药物的治疗效果提供可靠的技术支持。
在这里,具有两亲性且具有良好的拆分能力的环糊精是我们的选择。环糊精是直链淀粉在由芽孢杆菌产生的环糊精葡萄糖基转移酶作用下生成的一系列环状低聚糖的总称,通常含有6-12个D-吡喃葡萄糖单元。其中研究得较多并且具有重要实际意义的是含有6、7、8个葡萄糖单元的分子。由于环糊精的外缘亲水而内腔疏水,因而它能够象酶一样提供一个疏水的结合部位,作为主体包络各种适当的客体,如有机分子、无机离子以及气体分子等。其内腔疏水而外部亲水的特性使其可依据范德华力、疏水相互作用力、主客体分子间的匹配作用等与许多有机和无机分子形成包合物及分子组装体系,成为化学和化工研究者感兴趣的研究对象。其中beta;-CD的分子洞适中,应用范围广,生产成本低,是目前工业上使用最多的环糊精产品。但其疏水区域及催化活性有限,使其在应用上受到一定限制。为了克服环糊精本身存在的缺点,需要对环糊精母体用不同方法进行改性,以改变环糊精的性质并扩大其应用范围。目前国内外改性环糊精研究已有长足进展,取得了很多成果。其中化学法是主要的改性方法,它是利用环糊精分子洞外表面的醇羟基进行醚化、酯化、氧化、交联等化学反应,能使环糊精的分子洞外表面有新的功能团。反应程度用取代度即平均每个葡萄糖单位中羟基被取代的数量表示。
目前药物对映体的分离分析方法主要采用高效液相色谱法(HPLC),毛细管电泳法。此类方法由于色谱柱柱效相对较低、手性固定相价格昂贵和适用面较窄等,使其应用受到了较大限制。近年来手性膜技术成为膜科学领域研究的热点。beta;-环糊精作为手性拆分剂在高效液相色谱和毛细管电泳手性拆分这两种方法中均有较多的应用,而膜分离拆分技术因具有低能耗、批处理量大,稳定性强、易于连续操作等优点,在手性拆分领域得到了越来越广泛的关注,是大规模进行手性拆分中比较有潜力的方法之一。
我国膜技术的发展开始于1958年对离子交换膜的研究,上世纪60年代的海水淡化会战推动了对反渗透的研究,70年代我国相继投入电渗析、反渗透、超滤和微滤及其组件的研究工作,80和90年代为深化发展阶段,随着膜技术的进一步研究和推广,不断提高已实现工业化的膜技术水平,扩大应用范围,同时一些难度较大的膜分离技术的开发也取得了重大进展,在这一阶段我国膜分离技术初步完成了从实验室到工业化的过渡。进入21世纪后,作为一门新型分离、浓缩、提纯及净化技术,新的膜过程开发如渗透汽化、膜蒸馏、支撑液膜、膜萃取、膜生物反应器、缓控释放膜、仿生膜及生物膜等的研究工作不断深入,从而使膜更广泛应用于生产生活的各个领域,如环保、化工、医药、生物、食品、电子、能源等,一般而言,对于下述体系采用膜分离技术具有优势:
1.化学性质及物理性质相似的化合物组成的混合物;
2.结构的或取代基位置不同的异构物组成的混合物;
3.含有受热不稳定组分的混合物。
在本课题中,利用膜技术对手性物质进行拆分,不仅利用了膜技术在分离中的长处,还避免了用传统的高效液相法和毛细管电泳法分离手性物质的不足。而且,用已知成分的商品化纤维素膜作基膜可以排除拆分剂与交联剂在反应最佳条件时自制膜结构差异的影响,提高了实验的稳定性。
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