新型托品醇類氨基酸陰離子型手性離子液體的制備、固定化及其拆分dl-苯丙氨酸和dl ...的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種新型托品醇類氨基酸陰離子型手性離子液體的制備、固定化及其拆分外消旋苯丙氨酸和色氨酸的方法。通式(I)代表發(fā)明的離子液體結(jié)構(gòu)，其主要特征在于：可與無機(jī)鹽溶液形成雙水相并富集于上層。其拆分DL-苯丙氨酸的方法：向離子液體中加入定量的醋酸銅和DL-苯丙氨酸，再加入定量鹽溶液形成雙水相。離心分層后，D型富集于離子液體液相，L型富集于固體相。式(II)代表發(fā)明中硅膠固定化離子液體的結(jié)構(gòu)，其拆分DL-色氨酸和苯丙氨酸的方法：吸附金屬Cu2+飽和后，將其作柱層析填料，D構(gòu)型氨基酸優(yōu)于L構(gòu)型先被洗脫出來。與已有研究相比較，本發(fā)明突出特點(diǎn)在于：通式(I)成相能力強(qiáng)，可用于水溶型DL-苯丙氨酸的拆分，無需有機(jī)溶劑，效果更佳。
【專利說明】新型托品醇類氨基酸陰離子型手性離子液體的制備、固定化及其拆分DL-苯丙氨酸和DL-色氨酸的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及基于托品醇和氨基酸的手性離子液體的制備和固定化，其應(yīng)用包括雙水相拆分DL-苯丙氨酸和柱層析分離DL-色氨酸及DL-苯丙氨酸，屬于萃取分離和色譜分離的領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]手性氨基酸等生物活性物質(zhì)對人體及動(dòng)物生命活動(dòng)起著舉足輕重的作用。制備對映體純手性化合物在生命科學(xué)、藥物化學(xué)、精細(xì)化學(xué)、材料化學(xué)等領(lǐng)域具有重要意義。目前，常用的手性氨基酸對映體拆分的方法包括酶拆分法、膜分離法和化學(xué)拆分法。其中酶法拆分價(jià)格昂貴，穩(wěn)定性差；膜分離法因?yàn)槟さ闹苽淅щy，極大的限制了其大規(guī)模生產(chǎn)應(yīng)用；化學(xué)拆分法通常存在工藝路線復(fù)雜，收率低，拆分劑回收困難等問題。因此，研究開發(fā)新的氨基酸等活性物質(zhì)的拆分方法具有重要意義。
[0003]離子液體是一類由有機(jī)陽離子與有機(jī)或無機(jī)陰離子組成的低溫熔鹽(熔點(diǎn)通常低于150°C)，具有非揮發(fā)性、高熱穩(wěn)定性、選擇性溶解能力和結(jié)構(gòu)可設(shè)計(jì)等特點(diǎn)，相比有機(jī)溶劑綠色環(huán)保。設(shè)計(jì)、合成功能性手性離子液體并應(yīng)用于某些氨基酸的拆分目前鮮有報(bào)道，但已有研究結(jié)果初步顯示出離子液體優(yōu)良的分離性能。
[0004]2005 年，F(xiàn)ukumoto 等(Fukumoto, K.; Yoshizawa, M.; Ohno, h.Roomtemperature ionic liquid from 20 natural amino acids.J.Am.Chem.Soc.2005，127，2398 - 239)以天然氨基酸合成了系列咪唑類氨基酸陰離子手性離子液體。此后，關(guān)于氨基酸陰離子手性離子液體作為不對稱合成的催化劑或溶劑獲得了大量關(guān)注。
[0005]然而，關(guān)于該類離子液體用于萃取拆分的研究一直未引起重視，直到2010年，Tang 等(Fei Tang, Qianli Zhang, Dandan Ren, Zhou Nie, Qian Liu, ShouzhuoYa0.Functional amino acid ionic liquids as solvent and selector in chiralextraction.Journal of Chromatography A, 1217 (2010) 4669 - 4674)使用咪唑類腦氨酸陰離子離子液體一乙酸乙酯體系萃取拆分DL-氨基酸，對映體過量值最大可達(dá)50%，但需要使用不溶于水的有機(jī)溶劑，不利于環(huán)保。之后Tang等(唐飛，楊飛，李迎曦，等，基于離子液體的鹽-鹽雙水相體系:一種綠色的外消旋氨基酸手性分離體系[AL中國化學(xué)會(huì)第28屆學(xué)術(shù)年會(huì)第I分會(huì)場摘要集[C])采用咪唑類L-脯氨酸陰離子離子液體和Cu2+螯合物在磷酸氫二鉀溶液中形成的雙水相體系萃取拆分不溶于水的DL-酪氨酸，對映體過量值達(dá)到92%。但使用鹽的濃度為45%，含鹽量太高導(dǎo)致后處理困難，且適用分離對象僅限于不溶于水的酪氨酸。
[0006]親水性離子液體因其粘度大，一般回收較困難，氨基酸陰離子類型離子液體的回收亦是如此，將離子液體固定化可以解決這一問題。2007年,Chen等(Wen Chen, YuanyuanZhang, Liangbo Zhu, et al.A Concept of Supported Amino Acid 1nic Liquids andTheir Application in Metal Scavenging andheterogeneous Catalysis.J.AM.CHEM.SOC.2007，129，13879 -13886.)將咪唑類脯氨酸陰離子離子液體鍵合在聚苯乙烯載體上，并應(yīng)用于金屬吸附，其金屬絡(luò)合物還可用于催化非均相Ullmann反應(yīng)及氫氣還原反應(yīng)。如果能將此類固定化離子液體應(yīng)用于對映體的拆分，解決了離子液體回收困難的問題，使其應(yīng)用符合可持續(xù)發(fā)展。
[0007]本
【發(fā)明者】設(shè)計(jì)、合成了一類托品醇類氨基酸陰離子型手性離子液體，與目前已報(bào)道的氨基酸陰離子型離子液體(Changzeng Wu, Jianji Wang, huiyong Wang, et al.Effect of anionic structure on the phase ormation andhydrophobicity of aminoacid ionic liquids aqueous two-phase systems.Journal of ChromatographyA, 1218 (2011) 8587 - 8593)相比較，具有更好的成相能力，即只需要更少的無機(jī)鹽就能形成兩相。將該類離子液體應(yīng)用于水溶性的DL-苯丙氨酸的萃取拆分研究，在萃取過程中，離子液體相富含D-苯丙氨酸，隨著被拆分的DL-苯丙氨酸量的增多，離子液體相下方出現(xiàn)不溶固體相，該固體富含L-苯丙氨酸。此外，本發(fā)明還使用硅膠作為氨基酸陰離子離子液體的載體合成了固定化的離子液體，并將其作為柱層析填料拆分DL-色氨酸和DL-苯丙氨酸，并獲得了理想的拆分效果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的是提供一類成相能力更強(qiáng)的氨基酸陰離子手性離子液體及其制備方法，研究其無需任何有機(jī)溶劑的條件下，完成其對水溶性DL-苯丙氨酸的萃取拆分。
[0009]本發(fā)明的另一目的是提供該類氨基酸陰離子手性離子液體的硅膠固載化的方法，并完成該固定化離子液體對DL-色氨酸和-DL苯丙氨酸的拆分研究。
[0010]本發(fā)明通過以下方案解決這一技術(shù)問題:一種結(jié)構(gòu)新穎的托品醇類氨基酸陰離子手性離子液體(式I)和其硅膠固定化結(jié)構(gòu)(式II)，含托品醇母核結(jié)構(gòu)部分為其陽離子，L-脯氨酸根離子為其陰離子。
【權(quán)利要求】
1.通式(I)代表托品醇類氨基酸陰離子手性離子液體，其特征在于要求R基團(tuán)為一(CH2)nCH3 (η=1~7)中的一種；式(11)代表其被固定化后結(jié)構(gòu)。
2.權(quán)利要求1所述的托品醇類氨基酸陰離子手性離子液體的制備方法:將托品醇與1.(Tl.2倍摩爾量的CH3 (CH2)nBr (η=1~7)溶于適當(dāng)溶劑(乙酸乙酯、丙酮、乙腈和甲苯中的一種)中，升溫回流12~24h，過濾得到白色固體產(chǎn)物，用水溶解該產(chǎn)物，經(jīng)強(qiáng)堿性聚苯乙烯離子交換色譜柱交換陰離子，濃縮所得溶液，加入1.(Tl.2倍于托品醇摩爾量的L-脯氨酸，常溫?cái)嚢?2~24h，減壓蒸餾除去水后，用乙腈洗滌除去未參與反應(yīng)的L-脯氨酸，過濾減壓蒸餾除去乙腈溶劑得淡黃色粘稠液體。
3.權(quán)利要求1所述的托品醇類氨基酸陰離子型離子液體的固定化方法，將托品醇、Y _氣丙基_3_甲氧基硅烷和鵬鹽(托品醇:Y -氣丙基_3_甲氧基硅烷:鵬鹽的摩爾比為1:1:~?:1.2:1.2,碘鹽為碘化鈉或者碘化鉀)溶于乙醇中，回流反應(yīng)12~24h，減壓蒸餾除去溶劑得到白色固體，并用乙酸乙酯洗滌，將所得白色產(chǎn)物用甲苯溶解，再加入廣3倍質(zhì)量的活化硅膠一并置于帶有分水器的單口燒瓶中，升溫回流反應(yīng)至分水器中液體體積不再變化，過濾，用水洗滌得硅膠衍生化產(chǎn)物，并在常溫下與1.(Tl.2倍于托品醇摩爾量的L-脯氨酸鈉水溶液攪拌4(T48h (或先與氫氧化鈉水溶液混合攪拌4(T48h得到堿性固定化離子液體，用水洗滌后，再加入1.(Tl.2倍于托品醇摩爾量的L-脯氨酸)，過濾，用水洗滌，干燥后得到目標(biāo)產(chǎn)物固定化離子液體。
4.權(quán)利要求1所述的托品醇類氨基酸陰離子手性離子液體拆分DL-苯丙氨酸的方法:向離子液體中加入一定量的醋酸銅和DL-苯丙氨酸，再加入一定量的鹽溶液形成雙水相，離心后，離子液體 相富含D型，不溶固體相富含L型，其特征在于:各成分添加順序?yàn)槭中噪x子液體一醋酸銅一DL苯丙氨酸一鹽溶液，醋酸銅與離子液體的摩爾比為0.22、.81，DL-苯丙氨酸與離子液體的摩爾比為0.09、.62，水與離子液體的摩爾比為49.13~180.14，鹽與離子液體的摩爾比為2.54^7.62 ;添加的鹽溶液為磷酸鉀溶液、磷酸氫二鉀溶液和碳酸鉀溶液中的一種；萃取拆分過程中，隨著加入的DL-苯丙氨酸量的增多，離子液體相下方出現(xiàn)不溶固相。
5.權(quán)利要求1所述的固定化的托品醇類氨基酸陰離子手性離子液體拆分DL-色氨酸和DL苯丙氨酸的方法:將該固定化離子液體與硫酸銅水溶液充分混合振蕩后，過濾，用水洗滌，置于真空干燥箱烘干，然后取1.2g，濕法裝柱于10 X 200mm玻璃柱，濕法上樣氨基酸水溶液(5mg/mL),流動(dòng)相速度為0.lmL/min,其特征在于:硫酸銅與固定化離子液體的質(zhì)量比大于0.05，且混合吸附時(shí)間大于lh，以保證固定化離子液體吸附銅離子的量達(dá)到飽和；拆分DL-色氨酸所用的流動(dòng)相為水，拆分DL-苯丙氨酸所用的流動(dòng)相為乙醇。
【文檔編號】B01J20/292GK103951665SQ201410152313
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2014年4月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月16日
【發(fā)明者】宋航, 姚舜, 錢國飛, 侯正波, 陳鵬飛 申請人:四川大學(xué)