一种共价键法丹参素分子印迹聚合物及制备方法和应用

摘要

本发明涉及一种共价键法丹参素分子印迹聚合物及制备方法和应用，以丹参素与丙烯醇的酯化产物为模板，将模板、交联剂、引发剂、溶剂加入反应釜中混合，超声脱气，然后充氮除氧，密封后于恒温聚合，得到带有模板分子丹参素丙烯醇酯的分子印迹聚合物；得到的聚合物研磨、水解、干燥即得到用于提纯丹参素和/或其盐的分子印迹聚合物。得到的丹参素和/或其盐分子印迹聚合物做吸附材料在从丹参中提取丹参素中的应用，选择性强、吸附量大、获得的丹参素和/或其盐纯度高。

说明书

技术领域

本发明涉及一种药物技术领域的方法，具体涉及一种共价键法丹参素分子印迹聚合物及制备方法和应用。

背景技术

丹参素钠，中文名称：3-(3’,4’-二羟基苯基)乳酸钠；英文名称：sodium danshensu；CAS登录号：67920-52-9，分子式：C₉H₉NaO₅，分子量：220。白色针状结晶，易溶于甲醇、水，不溶于氯仿、乙醚；熔点255-256℃。

结构式如下：

丹参药材有效成分丹参素具有祛瘀止痛、活化通经、清心解烦等功效，有抑制血小板聚集、抗凝、减轻心肌缺血、抗炎、增强机体免疫、抗动脉粥样硬化及降血脂等作用，对冠心病、心绞痛、脑血管硬化具有较好的疗效。

丹参药材中酚酸类成分之一丹参素在自然界中极不稳定，故把其制备成盐，功效和丹参素一样，理化性质较为稳定。多用于活血化瘀、理气止痛、心绞痛等疾病的治疗。

丹参素在丹参药材中含量很低，丹参素在提取过程中主要靠丹酚酸B水解生成丹参素。长期以来，在丹参素提取、纯化领域，大多是采用高温煎煮回流提取、浓缩来获得丹参素。此工艺能源消耗量大、操作繁杂，同时需排放大量废水，给环境保护带来压力。另外，丹参素长时间受热易降解氧化，丹参素最终收率很低。丹参药材组分较多，组分复杂，成分复杂，成分间相互动态转化，做到100％的丹参素分离极不现实，故得不到高纯度丹参素，提取物含量低下，再加上丹参素在水溶液中随环境改变而极不稳定，提取物在存放过程中也易降解和氧化，因此，需将丹参素制备成较为稳定的丹参素钠。

分子印迹技术(Molecular imprinting technology,MIT)是为获得在空间结构和结合点位上与某一分子(通常称为模板分子)完全匹配的聚合物的实验制备技术，属于高分子化学、材料科学、生物化学、分析化学等之间的一个交叉学科领域。分子印迹聚合物(Molecular imprinting polymer,MIPs)是指以目标分子为模板分子，将具有结构互补的功能化聚合物单体通过共价或非共价的方式与模板分子结合，加入交联剂进行聚合反应，反应完成后将模板分子提取出来后形成的一类有固定空穴大小和形状及有确定排列功能团的交联高聚物。因为制备的材料有着极高的选择性及卓越的分子识别性能，很快在固相萃取、人工酶学、手性拆分、生物传感器、不对称催化等方面得到了广泛的应用。在天然活性物质分离领域，所报道的分子印迹技术多用于黄酮类、多元酚类、生物碱类、甾体类和香豆素类的分离纯化。

目前利用分子印迹技术从丹参中提取丹参素的专利报道仅有201510532673.6《一种丹参素表面分子印迹聚合物的制备方法》，该方法通过非共价作用，以表面接枝技术制备的丹参素表面分子印迹聚合物具有与丹参素分子结构、官能团完全匹配的印迹位点，对丹参素具有较高的选择吸附性能，对丹参素分离效果好。迄今为止，尚无涉及采用共价键作用制备的丹参素钠分子印迹聚合物的专利申请件，更没有将其用于丹参素钠提取分离的实际应用案例。

发明内容

针对以上现有技术，本发明提供一种共价键法丹参素分子印迹聚合物及制备方法和应用。

本发明的目的之一是提供一种共价键法丹参素分子印迹聚合物的制备方法，其包括以下步骤：

(1)聚合模板分子丹参素丙烯醇酯、交联剂、引发剂和制孔剂的混合物，从而得到带有模板分子的聚合物；

(2)除去存在于步骤(1)中带有模板分子的聚合物中的丹参素，得到对丹参素及其盐具有选择性分子印迹聚合物。

步骤(1)中，关于丹参素丙烯醇酯，本领域的技术人员可以根据现有技术中公知的技术手段进行制备得到，优选的采用以下方法：

所述丹参素丙烯醇酯是由丹参素和丙烯醇(CAS：107-18-6)为原料经过催化反应得到，催化剂选择三氟乙酸、对甲苯磺酸中的一种或两种。

步骤(1)中的丹参素、丙烯醇和催化剂在溶剂中进行反应，从更好溶解原料使得反应顺利进行的观点出发，优选的，所述溶剂包括乙腈、氯仿、四氢呋喃、乙醚、二甲基亚砜中的一种或多种。

含有丹参素、丙烯醇和催化剂的反应体系在20-40℃下搅拌反应5-12h，反应完成之后，浓缩反应体系，产物经纯化，得3-(3’,4’-二羟基苯基)乳酸丙烯醇酯，即丹参素丙烯醇酯。

其中，所述丹参素与丙烯醇的摩尔比范围是1:1—1:5；催化剂用量为丹参素质量的1-3％；溶剂用量为丹参素质量的80-120倍。

优选的，所述纯化采用硅胶柱进行纯化。

步骤(1)中，从制备得到的分子印迹聚合物的高选择性效果更加突出和低成本的观点出发，优选的，所述交联剂包括N,N-亚甲基二丙烯酰胺、二甲基丙烯酸乙二醇酯、二乙烯基苯的一种或多种，所述制孔剂包括二甲基亚砜、乙腈的一种或两种，所述的引发剂包括偶氮二异丁腈、偶氮二异戊腈的一种或两种。

从制备得到的分子印迹聚合物的提取分离效果更加优异的观点出发，优选的，所述丹参素丙烯醇酯、交联剂、引发剂、制孔剂的质量比例为1～4:15～35:0.05～0.15:20～60。通过以上参数范围制备得到的分子印迹聚合物选择性强，分离提取丹参素的效果优异。

优选的，聚合之前首先将各原料加入反应釜中混合，超声脱气10～15min，然后充氮除氧。

优选的，所述聚合是在密封条件下、40～60℃的温度下反应18～24h。

步骤(2)中，除去丹参素的方法包括：采用甲醇钠甲醇溶液使步骤(1)中的聚合物发生碱性水解反应去除丹参素，真空下干燥，得到对丹参素及其盐具有选择性分子印迹聚合物。

在水解之前将步骤(1)中得到的分子印迹聚合物研磨(优选过150～200目筛)，得到均匀带有模板分子丹参素丙烯醇酯的分子印迹聚合物颗粒。

优选的，所述甲醇钠甲醇溶液的质量分数为10～20％，

优选的，干燥温度为50～65℃。

本发明第二个目的是提供一种采用上述方法制备得到的对丹参素及其盐具有选择性的分子印迹聚合物，其特点在于：所述分子印迹聚合物具有与丹参素和/或丹参素钠分子体积、结构、极性相匹配的印记位点。

本发明的第三个目的是提供一种上述分子印迹聚合物在提取、分离或富集丹参素和/或其盐中的应用。应用方法包括：

将分子印迹聚合物与样品溶液接触，然后在催化剂的作用下进行反应，再过滤收集分子印迹聚合物，最后进行碱性水解，过滤收集滤液，浓缩滤液得到丹参素和/或其盐。

优选的，所述样品溶液为丹参药材提取液或丹参粗提物的溶液或含有丹参素和/或其盐的溶液。

优选的，丹参素盐类物质为丹参素钠，本发明的分子印迹聚合物可以用来提取、分离或富集中药药材丹参提取液中的丹参素钠。

优选的，在催化剂的作用下反应5～12h，催化剂选用三氟乙酸、对甲苯磺酸中的一种或两种。

优选的，所述碱性水解采用质量分数为10％～20％的甲醇钠甲醇溶液碱性水解2-5小时。

本发明相对于现有技术具有如下的优点及有益效果：

①经过试验验证，本发明通过选用丹参素和丙烯醇反应形成酯，用酯化产物作为模板分析，脱除丹参素时脱除率高，得到的用于提纯丹参素类物质的分子印迹聚合物选择性强，应用该材料提纯丹参素类物质所获得的丹参素类物质纯度高。

②通过本发明的分子印迹聚合物的制备方法，本发明的用于提纯丹参素类物质的分子印迹聚合物吸附量大，是传统树脂的6～10倍。

③本发明的用于提纯丹参素类物质的分子印迹聚合物生产成本低。

④本发明设备投资少，生产成本大大降低。

⑤本发明的用于提纯丹参素类物质的分子印迹聚合物在应用于从丹参粗提物中提纯丹参素钠后可再生，且其再生方法简单。

⑥本发明在制备丹参素分子印迹聚合物过程中首次采用共价键法，选用丹参素和丙烯醇反应形成酯，用酯化产物作为模板分析，并筛选得到与之配合效果较好的交联剂、引发剂和制孔剂。本发明的分子印迹聚合物的制备方法简单、高效。采用本发明的制备方法，能得到识别性较好的分子印迹聚合物。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步详细描述，但发明的实施方式不限于此。

实施例1

(1)丹参素丙烯醇酯的制备

将丹参素0.2g(1mmol)、丙烯醇0.058g(1mmol)、对甲苯磺酸0.002g溶于20克乙腈中，30℃下搅拌反应5小时，之后浓缩除去乙腈，产物经硅胶柱纯化，得0.21g丹参素丙烯醇酯。

(2)制备带有模板分子丹参素丙烯醇酯的分子印迹聚合物

将(1)中备好的模板分子丹参素丙烯醇酯0.1g、二甲基丙烯酸乙二醇酯1.5g、偶氮二异丁腈0.005g、二甲基亚砜2g的混合溶剂加入反应釜中混合均匀，超声脱气15min，然后充氮除氧，密封后于60℃恒温水浴聚合24小时，得到带有模板分子丹参素丙烯醇酯的分子印迹聚合物，然后将其碾磨过150-200目筛，即得到150-200目带有模板分子丹参素丙烯醇酯的分子印迹聚合物颗粒。

(3)提纯带有模板分子丹参素的分子印迹聚合物

用质量分数为10％的甲醇钠甲醇溶液碱性水解由(2)所制得的带有模板分子丹参素丙烯醇酯的分子印迹聚合物颗粒，于60℃真空干燥后，即得到所述的用于提纯丹参素钠的分子印迹聚合物1.14g。

(4)称取10g丹参粉碎，加入50mL水超声提取2h后，过滤，将步骤(3)得到的丹参素分子印迹聚合物1.0g作为吸附剂分散于丹参提取液中，然后在甲苯磺酸催化剂作用下搅拌5小时，之后过滤收集印迹聚合物，用质量分数为10％的甲醇钠甲醇溶液碱性水解2小时，过滤收集滤液，浓缩滤液得到0.015g丹参素钠，纯度98.5％。

(5)分子印迹聚合物的再生

将上述洗去丹参素的分子印迹聚合物，用95％乙醇洗涤，即可再生用于下一次提取用。

通过实施例1可以得到本发明的分子印迹聚合物选择性强，应用该材料提纯丹参素钠所获得的丹参素钠纯度高，可达98.5％；本发明的用于提纯丹参素类物质的分子印迹聚合物吸附量大；应用于从丹参粗提物中提纯丹参素钠后可再生，且其再生方法简单。

实施例2

(1)丹参素丙烯醇酯的制备

将丹参素0.2g(1mmol)、丙烯醇0.116g(2mmol)、对甲苯磺酸0.003g溶于24克氯仿中，25度下搅拌反应5小时，之后浓缩除去氯仿，产物经硅胶柱纯化，得0.27g丹参素丙烯醇酯。

(2)制备带有模板分子丹参素丙烯醇酯的分子印迹聚合物

将(1)中备好的模板分子丹参素丙烯醇酯0.1g、二乙烯基苯1.5g、偶氮二异戊腈0.005g、乙腈3g的混合溶剂加入反应釜中混合均匀，超声脱气15min，然后充氮除氧，密封后于60℃恒温水浴聚合24小时，得到带有模板分子丹参素丙烯醇酯的分子印迹聚合物，然后将其碾磨过150-200目筛，即得到150-200目带有模板分子丹参素丙烯醇酯的分子印迹聚合物颗粒。

(3)提纯带有模板分子丹参素的分子印迹聚合物

用质量分数为15％的甲醇钠甲醇溶液碱性水解由(2)所制得的带有模板分子丹参素丙烯醇酯的分子印迹聚合物颗粒，于60℃真空干燥后，即得到所述的用于提纯丹参素钠的分子印迹聚合物1.24g。

(4)称取10g丹参粉碎，加入50mL水超声提取2h后，过滤，将步骤(3)得到的丹参素分子印迹聚合物1.0g作为吸附剂分散于丹参提取液中，然后在甲苯磺酸催化剂作用下搅拌6小时，之后过滤收集印迹聚合物，用质量分数为15％的甲醇钠甲醇溶液碱性水解3小时，过滤收集滤液，浓缩滤液得到0.019g丹参素钠，纯度98.7％。

(5)分子印迹聚合物的再生

将上述洗去丹参素的分子印迹聚合物，用95％乙醇洗涤，即可再生用于下一次提取用。

通过实施例2可以得到本发明的分子印迹聚合物选择性强，应用该材料提纯丹参素钠所获得的丹参素钠纯度高，可达98.7％；本发明的用于提纯丹参素类物质的分子印迹聚合物吸附量大；应用于从丹参粗提物中提纯丹参素钠后可再生，且其再生方法简单。

实施例3

(1)丹参素丙烯醇酯的制备

将丹参素0.2g(1mmol)、丙烯醇0.058g(1mmol)、三氟乙酸0.002g溶于20克四氢呋喃中，30度下搅拌反应5小时，之后浓缩除去四氢呋喃，产物经硅胶柱纯化，得0.26g丹参素丙烯醇酯。

(2)制备带有模板分子丹参素丙烯醇酯的分子印迹聚合物

将(1)中备好的模板分子丹参素丙烯醇酯0.1g、N,N-二甲基二丙烯酰胺1.5g、偶氮二异丁腈0.007g、二甲基亚砜2.5g的混合溶剂加入反应釜中混合均匀，超声脱气15min，然后充氮除氧，密封后于60℃恒温水浴聚合24小时，得到带有模板分子丹参素丙烯醇酯的分子印迹聚合物，然后将其碾磨过150-200目筛，即得到150-200目带有模板分子丹参素丙烯醇酯的分子印迹聚合物颗粒。

(3)提纯带有模板分子丹参素的分子印迹聚合物

用质量分数为20％的甲醇钠甲醇溶液碱性水解由(2)所制得的带有模板分子丹参素丙烯醇酯的分子印迹聚合物颗粒，于60℃真空干燥后，即得到所述的用于提纯丹参素钠的分子印迹聚合物1.24g。

(4)称取10g丹参粉碎，加入50mL水超声提取2h后，过滤，将步骤(3)得到的丹参素分子印迹聚合物1.0g作为吸附剂分散于丹参提取液中，然后在三氟乙酸催化剂作用下搅拌5小时，之后过滤收集印迹聚合物，用质量分数为20％的甲醇钠甲醇溶液碱性水解5小时，过滤收集滤液，浓缩滤液得到0.014g丹参素钠，纯度99.1％。

(5)分子印迹聚合物的再生

将上述洗去丹参素的分子印迹聚合物，用95％乙醇洗涤，即可再生用于下一次提取用。

通过实施例3可以得到本发明的分子印迹聚合物选择性强，应用该材料提纯丹参素钠所获得的丹参素钠纯度高，可达99.1％；本发明的用于提纯丹参素类物质的分子印迹聚合物吸附量大；应用于从丹参粗提物中提纯丹参素钠后可再生，且其再生方法简单。

实施例4

(1)丹参素丙烯醇酯的制备

将丹参素0.2g(1mmol)、丙烯醇0.174g(3mmol)、三氟乙酸0.002g溶于20克乙醚中，30度下搅拌反应10小时，之后浓缩除去乙腈，产物经硅胶柱纯化，得0.29g丹参素丙烯醇酯。

(2)制备带有模板分子丹参素丙烯醇酯的分子印迹聚合物

将(1)中备好的模板分子丹参素丙烯醇酯0.1g、二甲基丙烯酸乙二醇酯2.5g、偶氮二异丁腈0.015g、二甲基亚砜5g的混合溶剂加入反应釜中混合均匀，超声脱气15min，然后充氮除氧，密封后于60℃恒温水浴聚合24小时，得到带有模板分子丹参素丙烯醇酯的分子印迹聚合物，然后将其碾磨过150-200目筛，即得到150-200目带有模板分子丹参素丙烯醇酯的分子印迹聚合物颗粒。

(3)提纯带有模板分子丹参素的分子印迹聚合物

用质量分数为12％的甲醇钠甲醇溶液碱性水解由(2)所制得的带有模板分子丹参素丙烯醇酯的分子印迹聚合物颗粒，于60℃真空干燥后，即得到所述的用于提纯丹参素钠的分子印迹聚合物1.24g。

(4)称取10g丹参粉碎，加入50mL水超声提取2h后，过滤，将步骤(3)得到的丹参素分子印迹聚合物1.0g作为吸附剂分散于丹参提取液中，然后在甲苯磺酸催化剂作用下搅拌5小时，之后过滤收集印迹聚合物，用质量分数为12％的甲醇钠甲醇溶液碱性水解5小时，过滤收集滤液，浓缩滤液得到0.022g丹参素钠，纯度98.1％。

(5)分子印迹聚合物的再生

将上述洗去丹参素的分子印迹聚合物，用95％乙醇洗涤，即可再生用于下一次提取用。

通过实施例4可以得到本发明的分子印迹聚合物选择性强，应用该材料提纯丹参素钠所获得的丹参素钠纯度高，可达98.1％；本发明的用于提纯丹参素类物质的分子印迹聚合物吸附量大；应用于从丹参粗提物中提纯丹参素钠后可再生，且其再生方法简单。

实施例5

(1)丹参素丙烯醇酯的制备

将丹参素0.2g(1mmol)、丙烯醇0.232g(4mmol)、对甲苯磺酸0.004g溶于20克二甲亚砜中，40度下搅拌反应7小时，之后浓缩除去乙腈，产物经硅胶柱纯化，得0.29g丹参素丙烯醇酯。

(2)制备带有模板分子丹参素丙烯醇酯的分子印迹聚合物

将(1)中备好的模板分子丹参素丙烯醇酯0.1g、二甲基丙烯酸乙二醇酯2.1g、偶氮二异丁腈0.005g、乙腈2g的混合溶剂加入反应釜中混合均匀，超声脱气15min，然后充氮除氧，密封后于50℃恒温水浴聚合24小时，得到带有模板分子丹参素丙烯醇酯的分子印迹聚合物，然后将其碾磨过150-200目筛，即得到150-200目带有模板分子丹参素丙烯醇酯的分子印迹聚合物颗粒。

(3)提纯带有模板分子丹参素的分子印迹聚合物

用质量分数为10％的甲醇钠甲醇溶液碱性水解由(2)所制得的带有模板分子丹参素丙烯醇酯的分子印迹聚合物颗粒，于50℃真空干燥后，即得到所述的用于提纯丹参素钠的分子印迹聚合物1.24g。

(4)称取10g丹参粉碎，加入50mL水超声提取2h后，过滤，将步骤(3)得到的丹参素分子印迹聚合物1.0g作为吸附剂分散于丹参提取液中，然后在甲苯磺酸催化剂作用下搅拌4小时，之后过滤收集印迹聚合物，用质量分数为20％的甲醇钠甲醇溶液碱性水解2小时，过滤收集滤液，浓缩滤液得到0.023g丹参素钠，纯度98.7％。

(5)分子印迹聚合物的再生

将上述洗去丹参素的分子印迹聚合物，用95％乙醇洗涤，即可再生用于下一次提取用。

通过实施例5可以得到本发明的分子印迹聚合物选择性强，应用该材料提纯丹参素钠所获得的丹参素钠纯度高，可达98.7％；本发明的用于提纯丹参素类物质的分子印迹聚合物吸附量大；应用于从丹参粗提物中提纯丹参素钠后可再生，且其再生方法简单。

实施例6

(1)丹参素丙烯醇酯的制备

将丹参素0.2g(1mmol)、丙烯醇0.174g(1mmol)、三氟乙酸0.006g溶于23克乙腈中，35度下搅拌反应8小时，之后浓缩除去乙腈，产物经硅胶柱纯化，得0.27g丹参素丙烯醇酯。

(2)制备带有模板分子丹参素丙烯醇酯的分子印迹聚合物

将(1)中备好的模板分子丹参素丙烯醇酯0.1g、二乙烯基苯1.5g、偶氮二异丁腈0.005g、二甲基亚砜2g的混合溶剂加入反应釜中混合均匀，超声脱气15min，然后充氮除氧，密封后于40℃恒温水浴聚合24小时，得到带有模板分子丹参素丙烯醇酯的分子印迹聚合物，然后将其碾磨过150-200目筛，即得到150-200目带有模板分子丹参素丙烯醇酯的分子印迹聚合物颗粒。

(3)提纯带有模板分子丹参素的分子印迹聚合物

用质量分数为10％的甲醇钠甲醇溶液碱性水解由(2)所制得的带有模板分子丹参素丙烯醇酯的分子印迹聚合物颗粒，于65℃真空干燥后，即得到所述的用于提纯丹参素钠的分子印迹聚合物1.04g。

(4)称取10g丹参粉碎，加入50mL水超声提取3h后，过滤，将步骤(3)得到的丹参素分子印迹聚合物1.0g作为吸附剂分散于丹参提取液中，然后在甲苯磺酸催化剂作用下搅拌5小时，之后过滤收集印迹聚合物，用质量分数为15％的甲醇钠甲醇溶液碱性水解2小时，过滤收集滤液，浓缩滤液得到0.019g丹参素钠，纯度98.2％。

(5)分子印迹聚合物的再生

将上述洗去丹参素的分子印迹聚合物，用95％乙醇洗涤，即可再生用于下一次提取用。

通过实施例6可以得到本发明的分子印迹聚合物选择性强，应用该材料提纯丹参素钠所获得的丹参素钠纯度高，可达98.2％；本发明的用于提纯丹参素类物质的分子印迹聚合物吸附量大；应用于从丹参粗提物中提纯丹参素钠后可再生，且其再生方法简单。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。