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手性MOCPs的合成与表征以及对木瓜蛋白酶的分离研究

作　者: 张凯
导　师: 杨明莉
学　校: 重庆大学
专　业: 药物化学
关键词: 手性金属-有机配位聚合物水热合成性能表征色谱柱分离
分类号: R91
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
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内容摘要

手性是生物体系的一个基本特征,很多大分子物质,如酶、载体、受体、血浆蛋白和多糖等都具有手性特征。手性药物在药物中占有很大的比例,据报道,天然或半合成药物几乎都有手性;全合成药物的40%为手性药物,而且目前常用的700多种药物有一半至少含有一个手性中心。金属络合聚合物MOCPs,既保持了有机高分子的特性,又兼具无机金属的特性,是一类结构新颖,功能奇特的高分子功能材料。多孔性的MOCPs晶体内部的孔道空间的大小和形状均是可调的,调节可以通过金属、配位体、构建模块以及控制反应条件来实现。MOCPs优越的理化特性使得其在择形及手性催化、吸附分离、气体储存、分子识别、光电性能、传感器、生物模拟、微反应器、医学诊疗等方面拥有诱人的应用潜力。如果配体选择适当,可使得孔道空间具有手性选择性,如果能将MOCPs引入药物分离领域,尤其是手性药物分离,将有广阔的运用前景。本论文以Cd(Ⅱ)为中心离子,异烟酸(IN)为配体采用低温水热合成法合成了具有不同形态和粒度的MOCPs的晶体。文中对晶体生成有较大影响的因素,如中心金属离子与配体的配比,反应时间,溶剂使用,反应温度,反应容器等做了详细的讨论。对于合成出的试样,用元素分析仪测定了构成聚合物的元素比例;用红外光谱法确认了试样中的有机官能团;用单晶的X射线衍射分析法测定了晶体结构,并确定其晶体骨架的组成;通过低温氮吸附等温线测定了其比表面积和孔径分布;差热分析(DTA)测定材料骨架的热稳定性;此外,还测试了聚合物的溶解特性和荧光特性。在对聚合物的结构和特性进行了一系列测定和表征之后,又利用该手性聚合物制备色谱分离柱,对木瓜蛋白酶进行分离,通过考马斯亮蓝G-250法检验了分离效果,并进一步研究了柱分离对酶催化动力学的影响。通过本论文研究发现,通过对某些合成条件,比如温度,反应物配比,溶剂加入量的优化,Cd2+与异烟酸配体可以在相对较低的温度下(低于100℃)通过水热反应合成出聚合物晶体。较之普通水热合成反应,我们在低温下的合成提高产率10%~30%,反应周期缩短了一半以上,达到了便捷高效地制备MOCPs地目的。合成出的镉-异烟酸聚合物(C12H16CdN2O8)n属于三斜晶系,具有P1手性晶体学空间群,晶体结构规整,无相互贯穿的现象;晶体的比表面积为271.6m2g-1,平均孔径44.33 ?。该聚合物结构稳定,由于苯环的存在,其刚性支撑了整个聚合物的构架,所以在低于420℃的温度条件下可以保持骨架结构的稳定。聚合物化学性质稳定,在空气中不会被氧化;对于多种常规有机溶剂以及不同pH值的酸碱溶剂均具有良好的抗溶解性能。利用我们制备出的手性MOCPs作分离剂,运用柱色谱法对木瓜蛋白酶进行分离,较之硅胶吸附剂具有更高的选择性;通过测定洗脱液中酶的浓度来验明我们自制的分离柱对木瓜蛋白酶的分离率在95%以上,大大优于传统硅胶分离柱。通过对一组小分子物质分离后,我们提出了实现分离可能的机理。手性MOCPs中金属Cd离子对木瓜蛋白酶上特定基团作用,分离纯化了酶,提高了酶的比活力,促进其水解催化作用。

全文目录

摘要  3-5
ABSTRACT  5-9
1 绪论  9-24
  1.1 引言  9
  1.2 常用的手性分离剂  9-12
    1.2.1 环糊精（CD）及其衍生物  9-10
    1.2.2 金属配合物  10
    1.2.3 手性聚合物  10-11
    1.2.4 多糖类化合物及纤维素  11
    1.2.5 冠醚，大环化合物和蛋白质  11
    1.2.6 无机沸石材料  11-12
  1.3 新型功能材料MOCPS  12-19
    1.3.1 MOCPs 的结构的多样性和可控性  12-14
    1.3.2 特征及应用领域  14-16
    1.3.3 具有手性孔道的MOCPs 的构建  16-19
  1.4 MOCPS 的制备方法  19-23
    1.4.1 水热合成法  20-21
    1.4.2 溶剂热合成法  21-22
    1.4.3 分层法  22
    1.4.4 扩散法  22-23
  1.5 课题研究内容  23-24
    1.5.1 MOCPS 制备和表征  23
    1.5.2 探索手性MOCPS 的分离功能  23-24
2 MOCPS 的制备  24-32
  2.1 引言  24
  2.2 MOCPS 的水热合成  24-26
    2.2.1 实验药品及仪器  24
    2.2.2 MOCPs 的合成过程  24
    2.2.3 合成条件对产物的影响  24-26
  2.3 结果与讨论  26-30
    2.3.1 MOCPs 结构的设计  26-27
    2.3.2 反应物配比的影响  27-28
    2.3.3 反应时间的影响  28-29
    2.3.4 溶剂用量的影响  29-30
    2.3.5 其他影响因素  30
  2.4 本章小结  30-32
3 MOCPS 的性能与结构表征  32-45
  3.1 引言  32-38
    3.1.1 元素分析  32
    3.1.2 红外光谱分析  32-34
    3.1.3 单晶XRD 分析  34-35
    3.1.4 MOCPs 的低温N_2 吸附等温线  35-38
    3.1.5 MOCPs 的荧光光谱分析  38
  3.2 MOCPS 的热稳定性与溶解特性测试  38-40
    3.2.1 热重与差热分析  38-39
    3.2.2 溶解特性测试  39-40
  3.3 结果与讨论  40-44
    3.3.1 MOCPs 的骨架官能团  40
    3.3.2 MOCPs 的结构与形貌  40-44
    3.3.3 MOCPs 的热稳定性  44
    3.3.4 MOCPs 的溶解特性  44
    3.3.5 MOCPs 的比表面积及孔径分布  44
    3.3.6 MOCPs 的荧光特性  44
  3.4 本章小结  44-45
4 手性MOCPS 分离木瓜蛋白酶的应用探索  45-58
  4.1 引言  45
  4.2 实验方法及材料  45-50
    4.2.1 层析色谱柱分离木瓜蛋白酶实验  46-47
    4.2.2 考马斯亮蓝G-250 法（Bradford 法）测定酶液浓度  47-48
    4.2.3 柱分离影响木瓜蛋白酶活性的动力学研究  48-50
  4.3 结果与讨论  50-57
    4.3.1 分离机理的讨论  50-51
    4.3.2 柱分离条件的选择  51-52
    4.3.3 分离液酶含量的测定  52-53
    4.3.4 柱分离对于酶催化动力学的影响  53-57
    4.3.5 柱分离的重复性和寿命  57
  4.4 本章小结  57-58
5 结论与展望  58-60
  5.1 结论  58
  5.2 展望  58-60
致谢  60-61
参考文献  61-65
附录  65

手性MOCPs的合成与表征以及对木瓜蛋白酶的分离研究

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