大孔胺基樹(shù)脂在固相合成中的應(yīng)用研究進(jìn)展

＊孫強(qiáng) 高錫才 陳利 鄭彥慧

（天津南開(kāi)和成科技有限公司 天津 300270）

大孔胺基樹(shù)脂在固相合成中的應(yīng)用研究進(jìn)展

＊孫強(qiáng) 高錫才 陳利 鄭彥慧

（天津南開(kāi)和成科技有限公司 天津 300270）

生物大分子合成的主要手段之一是固相合成，例如合成寡核苷酸和多肽。大孔胺基樹(shù)脂在固相合成中主要作為聚合物載體來(lái)使用，由于其本身具有多孔性結(jié)構(gòu)和高的交聯(lián)度的特點(diǎn)，使大孔胺基樹(shù)脂具有高的機(jī)械性能和大的比表面積，在多種溶劑中具有很好的相容性，在固相合成中具有廣泛的應(yīng)用。本文主要對(duì)大孔胺基樹(shù)脂在固相合成中的應(yīng)用研究進(jìn)展展開(kāi)分析。

大孔胺基樹(shù)脂；固相合成；應(yīng)用研究進(jìn)展

1.前言

肽的合成一直以來(lái)都是有機(jī)合成工作中的難點(diǎn)，上世紀(jì)六十年代，Merrifield提出了在高分子載體上通過(guò)高分子反應(yīng)來(lái)合成肽的固相合成法，給有機(jī)合成領(lǐng)域提供了一個(gè)新的研究方向。固相合成方法具有快速、簡(jiǎn)便以及產(chǎn)率高的特點(diǎn)，在有機(jī)合成中得到了廣泛的應(yīng)用，目前應(yīng)用該種方法以及合成出寡糖、寡核苷酸以及多肽等生物大分子。固態(tài)合成法成為生理學(xué)、化學(xué)以及生物學(xué)等學(xué)科不可或缺的研究手段，在有機(jī)合成中占有至關(guān)重要的地位。

2.大孔樹(shù)脂概念

大孔樹(shù)脂是一種聚合物吸附劑，對(duì)有機(jī)物具有濃縮分離的作用，是有聚合單體與分散劑、交聯(lián)劑、致孔劑等聚合反應(yīng)而成，形成的聚合物中有各種各樣大大小小的孔穴，且孔徑比較大。目前普遍使用的大孔樹(shù)脂為聚苯乙烯類(lèi)樹(shù)脂，但這種樹(shù)脂的交聯(lián)度比較低，機(jī)械強(qiáng)度相對(duì)比較大，而且溶脹性比較強(qiáng)，在固相合成過(guò)程中需要消耗的量大，因此，現(xiàn)在研究的熱點(diǎn)放在了功能基化的大孔樹(shù)脂上。胺基修飾的大孔樹(shù)脂具有很強(qiáng)的極性，能夠增強(qiáng)樹(shù)脂對(duì)極性物質(zhì)的吸附能力。下面分別對(duì)大孔樹(shù)脂進(jìn)行伯胺基團(tuán)、仲胺基團(tuán)以及叔胺基團(tuán)的修飾工作，并以活性艷藍(lán)染料的吸附為標(biāo)準(zhǔn)判斷大孔胺基樹(shù)脂的吸附能力。

3.NDA-1800的伯胺、仲胺以及叔胺化修飾

用NDA-1800作為反應(yīng)母體，溶脹劑為氯甲醚，以氧化鋅作為催化劑，進(jìn)行氯甲基化反應(yīng)，抽濾提純烘干之后得到氯甲基化的NDA-1800樹(shù)脂。將三氯甲烷作為溶脹劑，將50%的六次甲基四胺水溶液分六次加入，每次間隔一小時(shí)，然后加入40%的氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)PH至11，在室溫下反應(yīng)十二個(gè)小時(shí)，然后加入1:3的濃鹽酸乙醇溶液樹(shù)脂上的六次甲基四胺基團(tuán)伯胺樹(shù)脂分解，去甲縮醛溶液作為該過(guò)程的溶脹劑，然后滴加25%的一甲胺水溶液，同樣的用氫氧化鈉水溶液調(diào)節(jié)PH至12，在四十五攝氏度下反應(yīng)十個(gè)小時(shí)，得到仲胺化大孔吸附樹(shù)脂，即NDA-1802，將甲縮醛溶液作為溶脹劑并滴加二甲胺水溶液，用氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)PH至12，在四十五攝氏度下反應(yīng)十個(gè)小時(shí)，得到叔胺化吸附樹(shù)脂。

4.樹(shù)脂的表征工作

利用表面積測(cè)定儀來(lái)自動(dòng)測(cè)定樹(shù)脂的孔徑分布和比表面積，用酸堿滴定法來(lái)測(cè)定樹(shù)脂中的殘余氯含量和氯含量，然后用溴化鉀和樹(shù)脂粉末壓片的紅外光譜法在測(cè)定樹(shù)脂的紅外光譜，從而可以分析樹(shù)脂中的主要元素。用酸堿滴定法來(lái)確定吸附樹(shù)脂的交換容量。通過(guò)靜態(tài)平衡條件下的不同分子大小的溴氨酸、苯酚以及活性艷藍(lán)的吸附能力來(lái)研究含不同胺基的樹(shù)脂的吸附性能。

5.實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

(1)樹(shù)脂結(jié)構(gòu)特征。根據(jù)紅外光譜圖我們可以看出，經(jīng)過(guò)三種胺基修飾之后的樹(shù)脂在672波數(shù)處出現(xiàn)了一個(gè)很微弱的氯甲基峰，在1040波數(shù)和1118波數(shù)處出現(xiàn)了氮氧的伸縮振動(dòng)峰，在3443波數(shù)處出現(xiàn)了氮?dú)涞纳炜s振動(dòng)峰，這些都說(shuō)明了在樹(shù)脂上連接進(jìn)了三種胺基基團(tuán)。

(2)樹(shù)脂的吸附性能。在五十?dāng)z氏度中，以未能修飾的樹(shù)脂作為對(duì)照，考察修飾了三種胺基基團(tuán)之后的樹(shù)脂對(duì)苯酚、溴氨酸以及活性艷藍(lán)的吸附性能。

從苯酚的樹(shù)脂吸附性能我們可以看出，未修飾的樹(shù)脂的吸附容量要大于修飾伯胺基團(tuán)的樹(shù)脂，修飾伯胺基團(tuán)的樹(shù)脂與修飾仲胺基團(tuán)的樹(shù)脂的吸附能力相當(dāng)，修飾伯胺和仲胺基團(tuán)的樹(shù)脂的吸附能力要微大于修飾叔胺基團(tuán)的苯酚。這是由于樹(shù)脂和苯酚之間主要是通過(guò)分子軌道的共軛作用和偶極-偶極相互作用來(lái)進(jìn)行吸附的，沒(méi)有發(fā)生交換作用，所以樹(shù)脂的表面積對(duì)吸收能力的影響比較大，而胺基基團(tuán)的作用不會(huì)很大。胺基修飾之后的三種樹(shù)脂的吸附能力相對(duì)于未修飾的樹(shù)脂來(lái)說(shuō)有明顯的降低，而三種胺基修飾樹(shù)脂的比表面積都類(lèi)似，樹(shù)脂的吸附容量差異不大，說(shuō)明胺基修飾樹(shù)脂并不能提高大孔樹(shù)脂對(duì)苯酚的吸附能力。

上述四種樹(shù)脂對(duì)溴氨酸的吸附能力由大到小的順序依次是伯胺修飾的樹(shù)脂、叔胺修飾的樹(shù)脂、未修飾的樹(shù)脂、仲胺修飾的樹(shù)脂。其中伯胺修飾的樹(shù)脂的吸附能力與叔胺修飾的樹(shù)脂的吸附能力的差別不大。在這組試驗(yàn)中，伯胺和叔胺修飾的樹(shù)脂的吸附能力都有明顯的提高，這是因?yàn)樵诎坊揎椫髽?shù)脂的極性會(huì)有很大的增強(qiáng)，樹(shù)脂和吸附介質(zhì)之間的偶極和偶極間的相互作用增強(qiáng)，同時(shí)離子交換作用也有明顯的提高，其次，樹(shù)脂的孔徑分布會(huì)有一定程度的降低，有利于對(duì)分子大小適當(dāng)?shù)匿灏彼岱肿拥男迯?fù)。經(jīng)過(guò)仲胺基團(tuán)修飾的樹(shù)脂，吸附能力有了明顯的下降，這是因?yàn)榭讖降姆植歼^(guò)于增大，使得樹(shù)脂的比表面積減少造成吸附能力的下降。

上述四種樹(shù)脂對(duì)活性艷藍(lán)的吸附能力由大到小的順序依次為仲胺基團(tuán)修飾的樹(shù)脂、叔胺基團(tuán)修飾的樹(shù)脂、伯胺基團(tuán)修飾的樹(shù)脂以及未修飾的樹(shù)脂。其中伯胺、仲胺以及叔胺基團(tuán)修飾的樹(shù)脂的吸附能力有了很大的提高。伯胺和叔胺的吸附能力相當(dāng)，這是由于樹(shù)脂的極性官能團(tuán)之間的偶極和偶極的相互作用以及離子交換作用造成吸附能力的增加。在對(duì)活性艷藍(lán)的吸收能力評(píng)價(jià)中，可以看出仲胺樹(shù)脂的吸附容量最大，這是由于經(jīng)過(guò)仲胺基團(tuán)修飾過(guò)的樹(shù)脂不僅在極性上有了明顯的提高，而且樹(shù)脂的孔徑也會(huì)增加，適合對(duì)于大分子的活性艷藍(lán)的吸收。

(3)結(jié)論。從上述實(shí)驗(yàn)過(guò)程和測(cè)試中我們可以看出，經(jīng)過(guò)胺基基團(tuán)修飾過(guò)后的樹(shù)脂，其比表面積都有相應(yīng)程度的降低，其中伯胺和叔胺基團(tuán)修飾的樹(shù)脂的孔徑變小，而叔胺樹(shù)脂孔徑卻會(huì)有明顯增大。

從吸附實(shí)驗(yàn)中我們可以看出，經(jīng)過(guò)胺基化處理的樹(shù)脂對(duì)苯酚的吸附能力都有一定程度的降低，這是因?yàn)闃O性對(duì)苯酚的吸附作用不強(qiáng)，而胺基化會(huì)使得樹(shù)脂的比表面積減少，從而吸附能力降低。伯胺樹(shù)脂和叔胺樹(shù)脂對(duì)溴氨酸的吸附能力相對(duì)于未修飾的樹(shù)脂來(lái)說(shuō)有了明顯的提高，而仲胺基團(tuán)修飾的樹(shù)脂的吸附能力會(huì)有所降低，這是因?yàn)榉肿娱g離子交換和偶極-偶極相互作用的原因，而且伯胺樹(shù)脂和叔胺樹(shù)脂還有相對(duì)合適的較小的控制，仲胺樹(shù)脂的孔徑卻有所增加。經(jīng)過(guò)胺基化處理的樹(shù)脂相對(duì)于活性艷藍(lán)的吸附努力都有很大的提高，這是因?yàn)榻?jīng)過(guò)胺基化處理的樹(shù)脂來(lái)說(shuō)極性會(huì)有很大的提高，適合于對(duì)同樣具有極性的活性艷藍(lán)分子的吸附。仲胺樹(shù)脂對(duì)活性艷藍(lán)的吸附能力最強(qiáng)，這是因?yàn)殡m然其比表面積會(huì)有一定的減少，但是分子的孔徑卻會(huì)增加，對(duì)同樣是大分子物質(zhì)的艷藍(lán)的吸附能力更強(qiáng)，同樣的其控制分布也更為合理適宜。

6.結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，我們通過(guò)對(duì)不同胺基化處理的大孔樹(shù)脂的性能和特點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)的分析，指出了胺基化處理對(duì)樹(shù)脂吸附能力影響的具體表現(xiàn)，同時(shí)根據(jù)當(dāng)前胺基樹(shù)脂的發(fā)展情況通過(guò)實(shí)驗(yàn)方法例證了不同胺基修飾導(dǎo)致不同吸附能力的原因，并得出了相關(guān)的實(shí)驗(yàn)結(jié)論。希望能夠通過(guò)以上的工作，給大孔胺基樹(shù)脂的研究工作提供一定的參考，讓讀者了解在不同的條件和不同的分子情況中，不同胺基樹(shù)脂吸附分子能力的影響因素，并能夠從固態(tài)反應(yīng)的角度，了解固態(tài)反應(yīng)的優(yōu)越性和科學(xué)性，從而促進(jìn)固態(tài)反應(yīng)的進(jìn)一步發(fā)展。

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Research Development of the Application of the Macroporous Amino Resin in Solid-phase Synthesis

Sun Qiang, Gao Xicai, Chen Li, Zheng Yanhui
（Tianjin Nankai Hecheng Science and Technology Co., Ltd,Tianjin,300270）

One of the primary means of biomacromolecule synthesis is solid-phase synthesis, such as synthetic oligonucleotides and polypeptides. Macroporous amine resin is mainly used as the polymer carrier in the synthesis of solid phase, due to its characteristics of porous structure and high cross-linking degree, it has high mechanical properties and large surface area, besides, it has good compatibility in many solvents and is widely used in solid phase synthesis. This paper analyzes the research development of the application of macroporous amine resin in solid phase synthesis.

macroporous amino resin；solid-phase synthesis；research development of application

T

A

孫強(qiáng)（1972～），男，天津南開(kāi)和成科技有限公司；研究方向：高分子化學(xué)。

(責(zé)任編輯 李田田)

鄭彥慧（1967～），女，天津南開(kāi)和成科技有限公司；研究方向：高分子材料。