[发明专利]一种手性磁性纳米粒子及其制备和应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种磁性纳米粒子及其制备和应用。

背景技术

手性问题与我们的日常生活密切相关，手性化合物尤其是手性药物的分离也受到越来越多的关注。目前对手性化合物的分离方法主要集中在色谱手性固定相和手性添加剂的研制方面。现已开发出很多用于液相色谱的手性化合物，主要有多糖衍生物、环糊精和蛋白质等，而这些分离对仪器性能、物质纯度要求极高，价格昂贵、耗时长，同时存在难回收易造成浪费和污染等问题，因此开发更有效的手性分离材料是至关重要的。纳米磁性材料是指材料尺寸线度在纳米级，通常在1～100nm之间的准零维超细微粉，一维超薄膜或二维超细纤维或由它们组成的固态或液态磁性材料。磁性纳米粒子较常用的有金属合金、氧化铁、铁氧体、氧化铬等，其中氧化铁(Fe₃O₄，γ-Fe₂O₃)磁性材料应用最多。纳米粒子由于尺寸小、比表面积大、表面原子数增多、原子配位不足及高的表面能，使得这些表面原子具有很高的活性，极不稳定容易形成团聚体。团聚体的形成使得纳米粒子不能以单一的原生粒子均匀分散，不能发挥其特性，对纳米粒子的应用产生不利的影响，因此对纳米粒子进行表面修饰以提高其稳定性是非常必要的。二氧化硅有良好的生物相容性，不仅在非水溶液中稳定，而且表面存在的硅烷醇基团很容易进一步衍生，因此选择正硅酸乙酯对Fe₃O₄进行表面改性在其表面包覆SiO₂薄层得到Fe₃O₄/SiO₂复合纳米粒子。选择纤维素为基础原料，通过表面羟基衍生制备了具有极高手性识别能力的纤维素-二(3，5-二甲基苯基氨基甲酸酯)。然后通过连接剂将该纤维素衍生物键合在磁性粒子表面而得到手性磁性纳米粒子。目前对氧化铁/纤维素复合粒子的合成主要是通过絮凝、沉降等物理作用，且对该类复合粒子的应用主要是基于纤维素价格低廉、无毒、生物相容、可降解且环境友好等特性，而被应用于磁性纸，信息存储、静电屏蔽、磁性印刷、磁过滤、生物分离及药物运输等方面。对纤维素进行衍生并键合在磁性粒子表面以发挥其手性分离性能的研究还未见报道。通过对合成的手性磁性纳米粒子分离外消旋化合物发现，它短时间能对外消旋化合物达到完全分离，且在外加磁场下与底液彻底分离后基本达到完全回收，环保又经济，实用价值高。

发明内容

本发明目的是提供一种在磁性纳米粒子上键合微晶纤维素类衍生物从而得到手性磁性纳米粒子产品及其制备方法和应用。

手性磁性纳米粒子，其结构式为：

n＝40-400

(1)Fe₃O₄磁性纳米粒子的制备：将FeCl₃.6H₂O和FeCl₂.4H₂O按物质的质量比1.5-2溶于水中，通N₂20-50min，升温至60-80℃，向溶液中滴加NH₃.H₂O调节pH＝9-11，保温反应0.5-1.5h后停止反应，将反应混合物转移至离心管离心分离，用去离子水洗涤至pH＝7，60-80℃真空烘干后研磨得产品Fe₃O₄待用；

(2)Fe₃O₄/SiO₂复合磁性纳米粒子的制备：称量(1)产品Fe₃O₄1-2g，加入H₂O和乙醇(EtOH)，按体积比1-4混合，超声分散10-50min，通N₂，搅拌下加入NH₃.H₂O调节至pH＝9-10，升温后加入1-4ml正硅酸乙酯(TEOS)到溶液中，保温反应8-12h，将反应混合物转移至离心管离心分离，用去离子水和EtOH洗涤，60-80℃真空烘干后研磨得产品Fe₃O₄/SiO₂；

(3)纤维素-2，3-二(3，5-二甲基苯基氨基甲酸酯)的制备：

①微晶纤维素6-位羟基保护：将微晶纤维素与三苯基氯甲烷按质量比1-2∶3-5混合，再加无水吡啶，无水吡啶的加入量为反应容器体积的1/3-2/3；在80-100℃、机械搅拌、通N₂的反应条件下回流18-24小时后用甲醇抽滤、洗涤，得6-位羟基保护微晶纤维素；