分子印跡材料在手性拆分中的應(yīng)用研究進(jìn)展

背景介紹自然界中手性化合物分布廣泛，不同對(duì)映異構(gòu)體與目標(biāo)分子發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的效率不同，因此生產(chǎn)只有一種對(duì)映異構(gòu)體的光學(xué)純品、提純具有有利生物活性的對(duì)映異構(gòu)體意義重大。對(duì)映異構(gòu)體相似的理化性質(zhì)使其分離變得困難，而分子印跡技術(shù)因其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)在手性拆分領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，目前已應(yīng)用于手性樣品前處理、手性色譜固定相和手性傳感器三方面；計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、手性樹脂、金屬離子介導(dǎo)、表面印記載體、手性功能單體、納米分子印跡等新方法、新材料的引入使手性分子印跡的應(yīng)用更加廣泛。文章亮點(diǎn)1.詳細(xì)介紹近年來(lái)分子印跡在手性拆分方面的應(yīng)用；2.總結(jié)歸納近年來(lái)引入手性分子印跡的多種新方法、新材料，為手性分子印跡的應(yīng)用提供一些新的思路；3.提出目前手性分子印跡的應(yīng)用存在的問題，為后續(xù)手性分子印跡的發(fā)展方向提供一些思考。內(nèi)容介紹1

手性分子印跡技術(shù)分子印跡技術(shù)是對(duì)目標(biāo)物進(jìn)行預(yù)定選擇的一種技術(shù)，在模板分子、功能單體、交聯(lián)劑、引發(fā)劑存在的條件下合成MIP，MIP可以特異性識(shí)別模板分子或者立體結(jié)構(gòu)與模板分子相似的目標(biāo)分析物。如圖1所示，Alharbi等[10]制備S-氯胺酮的CMIP樹脂時(shí)先將丙烯酰氯與S-氯胺酮對(duì)映體反應(yīng)，得到具有手性和可聚合雙鍵的S-氯胺酮-丙烯酰酰胺，聚合成樹脂后用鹽酸酸化以破壞酰胺鍵將S-氯胺酮從樹脂中分離出來(lái)。用甲基丙烯酸和丙烯酰胺為雙功能單體，在上下面為二氧化硅構(gòu)建的光子晶體玻璃載玻片中間合成以L-焦谷氨酸為模板分子的CMIP，形成三明治結(jié)構(gòu)的L-焦谷氨酸分子印跡光子晶體傳感器，如圖2所示。2

MIP的手性拆分應(yīng)用2.1

樣品前處理目前分析儀器已經(jīng)高度發(fā)達(dá)，能夠測(cè)定絕大多數(shù)的化合物，但是前處理步驟中對(duì)目標(biāo)分子的純化和富集會(huì)直接影響測(cè)定結(jié)果，甚至影響儀器的運(yùn)行。用MIP將目標(biāo)分子從基質(zhì)中提取出來(lái)，降低了基質(zhì)效應(yīng)，在后續(xù)的檢測(cè)過程中，儀器的靈敏度更高，信號(hào)的基線更平。2.2

CSP手性化合物的色譜拆分法很常見，色譜分離效果關(guān)鍵在于CSP，但大多數(shù)固定相是無(wú)選擇性的，無(wú)法選定目標(biāo)對(duì)映異構(gòu)體，并且也需要借助另外的檢測(cè)儀器來(lái)確定洗脫順序。MIP作為CSP能夠有效克服這一缺點(diǎn)。2.3

傳感器2.3.1

電化學(xué)傳感器分子印跡和電化學(xué)傳感器的結(jié)合，使分子印跡電化學(xué)傳感器同時(shí)具有MIP和電化學(xué)傳感器的優(yōu)點(diǎn)，它靈敏、方便快捷、高效的同時(shí)選擇性高、機(jī)械強(qiáng)度高、穩(wěn)定性好、制造成本低，近年來(lái)受到了廣泛的關(guān)注。2.3.2

表面等離子體共振傳感器報(bào)道的有機(jī)電化學(xué)晶體管傳感器在L-組氨酸的手性檢測(cè)上高度靈敏，因?yàn)镸IP薄膜沉積在有機(jī)電化學(xué)晶體管柵極平臺(tái)上，與有機(jī)電化學(xué)晶體管的放大功能相結(jié)合，如圖3所示。2.3.3

其他傳感器3

手性MIP新策略3.1

計(jì)算機(jī)輔助篩選使用Gauss09程序修訂版A.02軟件進(jìn)行計(jì)算機(jī)模擬和計(jì)算，優(yōu)化了雌激素酮的幾何構(gòu)型，在密度泛函理論M06-2X/6-31G(D)水平上研究了雌激素酮與衣康酸分子的天然鍵軌道電荷和分子靜電勢(shì)如圖4所示。3.2

手性樹脂用分子印跡的方法合成一種特異性吸附別R-苯丙胺和高效拆分苯丙胺外消旋體的手性樹脂，如圖5所示。4

總結(jié)與展望綜上所述，MIP拆分手性物質(zhì)潛力巨大。但仍存在以下挑戰(zhàn)：（1）目前CMIP研究的目標(biāo)分子大多集中在氨基酸等小分子和一些人用藥物，獸藥、農(nóng)藥等大分子的研究較少；（2）手性功能單體種類較少，缺乏像甲基丙烯酸、4-乙烯基吡啶等較為通用的手性功能單體；（3）CMIP的應(yīng)用更多集中于對(duì)映異構(gòu)體的“識(shí)別”，在對(duì)映異構(gòu)體識(shí)別后的“去除”方面應(yīng)用較為局限；（4）CMIP仍然存在識(shí)別位點(diǎn)包埋、印跡空腔立體選擇能力不夠等不足；（5）在CMIP的制備過程中，有機(jī)試劑大量使用，對(duì)環(huán)境有不利影響。在未來(lái)，CMIP的研究可以集中于以下方面：（1）尋找較為通用、成本低、甚至不需要化學(xué)合成的手性功能單體；（2）深入研究CMIP識(shí)別機(jī)理，改進(jìn)CMIP聚合手段，引入?yún)f(xié)同材料，解決CMIP識(shí)別位點(diǎn)包埋、印跡空腔易塌陷、立體選擇性不高等問題，從而擴(kuò)大CMIP的應(yīng)用范圍。（3）采用計(jì)算機(jī)方法，來(lái)輔助制備過程中功能單體、交聯(lián)劑、致