松香基手性高分子微球的合成及手性识别机理研究

Rosin is one of the natural renewable resources, and its chiral tricyclic diterpene structure not only show a certain rigidity, but also is good for chiral separation and recognition. To overcome the low mechanical strength and poor reusability of existing polymer type chiral stationary phases, this project will investigate the synthesis of rosin-based chiral polymer microspheres by means of membrane emulsification suspension polymerization via free radical copolymerization, surface modification and in situ graft polymerization technology, with rosin-based chiral monomer as starting material which will be prepared through addition, esterification reaction of rosin, the functional-group density, pore size and mechanical strength will be controlled by optimizing the synthesis conditions. With flavanone enantiomers for chiral resolution, high performance liquid chromatography will be used to evaluate the chiral recognition performance of rosin-based chiral polymer microspheres. The driving force of chiral recognition will be studied by means of chromatographic thermodynamics and adsorption thermodynamics. Combined with the modern instrument analysis technology, changes of three-dimensional molecular structure in the process of recognition of chirality will be explored, and the chiral recognition mechanism on flavanone enantiomers will be revealed. This project will not only provide new ideas and methods for the synthesis of rosin-based chiral stationary phase with high mechanical strength, strong chiral recognition ability and green safety, but also provide a theoretical and experimental basis for the use of rosin-based chiral stationary phase.

松香是一种天然可再生资源，其手性三环二萜结构不仅具有一定的刚性，而且具有良好的手性分离与识别性能。针对现有高分子型手性固定相机械强度低、重复使用性差的缺陷。本项目以松香为原料，经加成、酯化等反应合成松香基手性聚合单体，通过膜乳化-悬浮聚合法，利用自由基共聚、表面修饰及表面原位定向聚合接枝技术，合成松香基手性高分子微球，研究优化合成条件控制手性识别功能基密度、孔径和机械强度。以黄烷酮类手性化合物为拆分对象，采用高效液相色谱法，系统评价松香基手性高分子微球的手性识别性能；通过色谱热力学及吸附微量热力学，研究手性识别过程中的驱动力，结合现代仪器分析探索手性识别过程中分子立体结构变化规律，揭示松香基手性高分子微球对黄烷酮类对映体的手性识别机理。本项目成果将为合成机械强度高、手性识别能力强、绿色安全的松香基手性固定相提供新的思路和方法，也为松香基手性固定相应用提供理论依据和实验基础。

松香是一种天然可再生资源，其手性三环二萜结构不仅具有一定的刚性，而且具有良好的手性分离与识别性能。针对现有色谱固定相机械强度低、重复使用性差的缺陷，利用天然可再生资源开发新型色谱填料是目前高分子材料领域研究的热点之一。同时，生物碱类林源天然药物的分离在制药行业和天然产物研究等领域具有重大应用需求，但生物碱类化合物的离子化特性使其在色谱分离中容易形成拖尾峰，具有分离度差，保留时间漂移等诸多问题，其色谱分离仍是分离难点之一。. 本项目实际设计合成了2种带有手性中心的松香基交联剂，以此为基础制备了4中松香基手性高分子微球（分别为亲水性松香基高分子吸附树脂、松香基印迹高分子微球、疏水性松香基高分子微球、松香基高分子键合SiO2微球），选取了7种林源生物碱，在上述4种松香基手性高分子微球上分别进行了吸附性能和色谱分离行为研究，得到了大量的对比数据，证明了松香基手性高分子微球对生物碱具有良好的吸附性能和分离性能。对盐酸小檗碱动态吸附容量高达612.4 mg/g，对结构相似物喜树碱（10-羟基喜树碱）、茶碱（咖啡因）、吴茱萸碱（吴茱萸次碱）的分离度分别达到3.08、3.70和2.45。阐明了松香基手性高分子微球与生物碱分子之间的构效关系，指明了松香基手性高分子微球与生物碱分子的相互作用机理以及结构相似物之间的分离机理。随后用这些理论成果，指导了利用松香基手性高分子色谱（层析）柱对黄连提取物、喜树果提取物、茶叶提取物、吴茱萸提取物的分离纯化，获得高纯度单组分生物碱，其中盐酸小檗碱、喜树碱、咖啡因、吴茱萸碱的纯度分别可以达到91%、92%、96%和97%以上。并进行了上述生物碱分离纯化工艺的开发。此外，还利用表面张力和荧光技术研究了马来海松酸和丙烯海松酸酯化物在界面上的吸附行为和构象变化，解释了松香三元环菲结构的疏水作用。项目的实施，为我国松香的高值化利用和林源活性药物的开发开辟了新途径。