手性识别微胶囊萃取用于氨基酸对映体拆分的应用基础研究

本项目针对氨基酸对映体拆分这一难点、热点问题，提出一种溶剂微胶囊萃取与手性识别萃取相耦合的新技术- - 手性识别微胶囊萃取。将含有手性识别剂的有机相包覆在微胶囊的空腔内，用于DL-氨基酸对映体的萃取拆分，以克服常规手性萃取中乳化、相分离困难等问题，同时提高传质效率。以DL-苯丙氨酸、DL-色氨酸对映体的拆分为对象，主要开展以下几方面研究：1) 包覆手性识别剂的微胶囊材料制备与表征；2) 揭示手性识别微胶囊萃取拆分DL-氨基酸的机理，建立基于活度系数方程的热力学相平衡模型；3) 考察手性识别微胶囊萃取拆分DL-氨基酸的传质性能及动力学特性，建立基于合理物理假设的动力学传质模型。项目的开展为DL-苯丙氨酸、DL-色氨酸对映体的拆分提供了一条新工艺，也为手性识别微胶囊萃取这一耦合技术在其它氨基酸、药物对映体拆分中的应用提供借鉴和参考，具有重要的理论研究价值和潜在的应用前景。

项目主要在以下方面开展了研究：(1) 手性D,L-氨基酸分析方法建立；(2) D,L-苯丙氨酸/β-环糊精类/有机磷酸酯/手性酒石酸类双相协同萃取体系相平衡数据与模型；(3) 相关磷酸酯类、烷基胺类络合萃取体系物化特性测定、模型；(4) D,L-苯丙氨酸、色氨酸与环糊精、手性酒石酸类分子手性识别机理；(5) 包裹手性萃取剂微胶囊、纳米胶囊材料制备及在 D,L-氨基酸萃取中应用。.项目取得成果如下：（1）采用CR(+)柱建立了D,L-苯丙氨酸HPLC定量分析方法，同时将化学计量学方法用于多种氨基酸类化合物的同时分析，为手性化合物分析提供了一种新的思路；（2）测定了手性识别萃取相平衡数据，在手性氨基酸萃取拆分方面，首次将双相协同萃取技术用于D,L-苯丙氨酸的拆分，提高了手性选择性，方法也为其它氨基酸如D,L-色氨酸的拆分提供了基础；（3）系统测定了氨基酸萃取常用的有机酸性、碱性络合体系物化特性，结合量化DFT-PCM计算和UNIFAC热力学等方法，建立了有机磷酸酯、有机胺类络合萃取体系黏度模型，为协同萃取剂体系黏度计算提供了模型；（4）采用过量转移体积方法考察了手性酒石酸类与D,L-氨基酸分子的作用，为进一步筛选离子液体类手性协同拆分剂提供借鉴；并通过荧光淬灭和DFT量子化学计算研究了环糊精类分子对D,L-苯丙氨酸手性识别常数和机理；（5）考察并制备了包裹协同萃取剂的手性识别聚醚砜微胶囊，并进行了萃取应用。为提高材料机械性能，课题组进一步采用了磁性介孔二氧化硅纳米胶囊来包裹手性萃取相，优化了磁性介孔二氧化硅纳米胶囊制备方法，通过TEM电镜、高分辨率HR-TEM、氮气吸附解析等手段进行了材料表征。结果显示该方法可以制得了粒径均一，表面介孔的磁性纳米胶囊，通过包裹有机手性络合萃取剂实现了D,L-氨基酸的手性识别萃取分离。.项目成果已在Industrial & Engineering Chemistry Research、Journal of Chemical & Engineering Data和Journal of Chemical Thermodynamics等期刊发表SCI收录论文6篇。