环境响应型双水相体系拆分手性药物对映体的性能及机理研究

The demand of obtaining the single enantiomer is becoming more and more greater with the development of pharmaceutical industry. To solve the problems of difficulty recovery of the extractants and chiral selectors in the chiral liquid-liquid extraction, a serials of environmentally responsive aqueous two-phase systems (ER-ATPSs) will be prepared for the chiral separation of the chiral drugs enantiomers in this project. The phase-forming component in the top phase is a environmentally responsive polymer modified by cyclodextrin or its derivatives, this polymer can be used as both phase-forming component and chiral selector. The phase-forming component in the bottom phase is composed of the other environmentally responsive polymer. Moreover, the magnetic nanoparticles (MNPs) modified by chiral ionic liquids are added to the ATPS, which can be used as chiral selectors and improve phase separation, they can also be recycled by the magnetic field. After complete phase separation, all the components in ATPS can be recovered by changing the environmental factor, such as temperature, pH, and light. The ATPS is designed to preferentially recognize the two enantiomers in the top and bottom phase, respectively. The mechanisms in the procedures will be investigated, including the thermodynamics and dynamics, different acting forces, and the micromorphology between the chiral selectors and enantiomers. These ER-ATPSs are simple, effective, green and recyclable, which have great application potentiality in the field of chiral separation.

随着医药产业的发展，对单一手性药物对映体的需求越来越大。针对传统手性液-液萃取中萃取剂和手性选择剂回收难等问题，本项目拟构建新型环境响应型双水相体系应用于手性药物对映体拆分。在拟构建的双水相体系中，上相由一种环糊精修饰的环境响应型聚合物构成，使其既作为成相组分又作为手性选择剂；下相由另一种环境响应型聚合物构成。另在体系中加入手性离子液体修饰的磁性纳米粒子，该磁响应的粒子既具有手性识别能力又能促进相分离，并可通过外加磁场回收。相分离后所有成相组分可以通过改变环境条件（温度、pH、光照）实现聚合物的回收。实验拟设计双水相体系上、下相对两种不同构型对映体分别产生识别作用，从而实现双相协同作用完成对映体的分离。拟研究整个萃取拆分过程机理，包括热力学、动力学、各种作用力和手性选择剂与对映体作用的微观形态等。本实验设计的环境响应型双水相体系具有简单、高效、可回收等优点，在手性拆分领域具有较大应用潜力。

具有手性识别功能的新型环境响应型聚合物在双水相对映体液-液萃取拆分领域具有代替传统双水相液-液萃取拆分体系的应用潜力。本项目主要研究工作是制备一系列的新型环境响应型聚合物，其中一部分聚合物连接有手性识别分子，具有对映体拆分功能，并对其进行了相关表征。将这些聚合物组合构建出不同的双水相体系，研究了体系的相平衡数据，包括双节线、系线等。将构建的双水相体系应用于扁桃酸、色氨酸等手性对映体拆分。同时利用构建双水相体系的聚合物的环境响应性，实现组分的回收与再利用。. 本项目基于构建双相液-液萃取拆分体系应用于手性对映体分离，主要结果如下：（1）构建基于离子液体或低共熔溶剂的常规双相体系，引入手性识别剂，应用于氨基酸对映体的手性拆分。（2）采用具有手性识别效果的胆碱氨基酸离子液体铜配合物与盐构建双水相体系用于氨基酸对映体的拆分。胆碱脯氨酸离子液体（[Ch][L-Pro]）/K3PO4体系用于缬氨酸对映体的手性拆分中，在上相获得了55.6%的最大e.e.值。（3）构建亲/疏水低共熔溶剂双相体系用于氨基酸对映体的拆分。三辛基氯化铵-L-酒石酸二乙酯/HP-β-CD-L-苹果酸（MTAC-DE/HC-MA）体系用于色氨酸对映体的手性拆分中，获得了38.46%的最大e.e.值。（4）设计了连接有β-环糊精的温度响应型聚合物和pH响应聚合物，构建了两种相组分都能通过环境响应实现回收的双水相体系。将该体系应用于拆分色氨酸对映体时，在最佳条件下取得了最高分离因子α=1.42。（5）以温度响应型聚合物PNDB-CD作为手性识别剂和相组分，温度响应型聚合物PVAm作为另一相组分，构建双水相体系用于扁桃酸的手性拆分。取得最大拆分效果为分离因子α=1.49。. 本项目制备了具有手性识别功能的新型环境响应型聚合物，并和其它环境型聚合物构建成双水相体系，用于对映体的手性液-液萃取拆分，再实现成相组分的回收与再利用。这些体系具有绿色环保，操作简单，目标对映体拆分效果好等优点。本系列工作为对映体液-液萃取拆分拓展了新的机遇，能为手性药物对映体的绿色拆分提供了理论支持。