[发明专利]一种聚氨酯石墨烯手性柱材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种聚氨酯石墨烯手性柱材料及其制备方法。所述的聚氨酯石墨烯手性柱材料将手性单体、异氰酸酯等和石墨烯结合在一起。利用石墨烯手性材料表面的羟基与异氰酸酯的反应，可以有效地将聚氨酯化学键接于石墨烯表面，制备的聚氨酯石墨烯手性分离柱材料，韧性、孔隙率、吸附能力和机械稳定性都得到了极大地提升，具有优良的溶胀性能，同时材料韧性的提升赋予其优异的加工性能，避免了材料的分层和分布不均的缺陷。该手性柱材料，对苯丙氨酸、丙氨酸、亮氨酸、苏氨酸的对映体均具有良好的拆分效果。

技术领域

本发明属于功能材料领域，涉及一种新型化学键接型聚氨酯石墨烯手性柱材料及其制备方法。

背景技术

手性药物的分离纯化，对人类健康起着举足轻重的作用，手性分离柱因其在手性药物分离方面的重要应用，被广泛认为是最具前景的新材料之一。手性分离柱因稳定性好、负载能力强、分子动态传递速率快、制备成本低和加工性能好等优点，在高效液相色谱、芯片色谱、毛细管微萃取和毛细管电泳层析等材料的制备方面已获得了广泛的应用。手性分离柱独特的交联互穿网络结构和多孔结构，使其拥有较大的比表面积和较高的负载能力，在手性药物分离、拆分，不对称催化等领域具有重要的应用价值，目前手性分离柱的制备基本被国外企业所垄断，手性分离柱的价格较高(大于2万元/每根)。

二维片状石墨烯具有极高的比表面积(2630m²/g)、较高的机械强度(130GPa)和优异的热学性能，有关石墨烯杂化材料的研究报道屡见不鲜。但将其与手性化合物结合，制备具有药物分离能力的手性柱，却鲜有报道，这是因为石墨烯手性柱强度过高导致韧性极差，加工过程中很容易断裂、破碎，形貌难以维持，限制了分离柱的制备和应用；而单纯由手性单体制备的分离柱，材料成本极高。同时材料的比表面积较小，导致材料对药物的吸附分离能力较差。

手性柱材料具有良好的手性药物分离、不对称合成和催化性能，以手性柱材料的基本骨架为划分标准，手性柱材料可分为两类：(1)硅基材料，主要以二氧化硅为基本骨架(Adv.Mater.,2006,18:3266-3270；J.Chromatogr.A,2014,1356:289-293)；(2)聚合物基材料，主要是以聚苯乙烯和聚丙烯酸酯为骨架(J.Chromatogr.A,2012,1267:144-155；GreenChem.,2014,16:2798-2806)。以上手性柱材料的手性主要来源于氨基酸等小分子和蛋白质等天然大分子。研究发现上述材料存在比表面积小、溶胀能力低和机械性能差等方面的缺点，对材料的使用寿命和加工性能产生不利的影响。

发明内容

本发明的目的是提供一种聚氨酯石墨烯手性柱材料，比表面积大，加工性能好、手性药物拆分能力强。柔韧性提高，成本显著降低。

本发明的另一目的是提供一种制备聚氨酯石墨烯手性柱材料的方法，工艺步骤简单。

本发明通过以下技术方案实现：

一种聚氨酯石墨烯手性柱材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)手性功能化石墨烯的制备，包含以下步骤：在有机溶剂存在下，在催化剂A1的催化下，氧化石墨烯(GO)和手性单体在0℃～100℃优选30～80℃反应，将产物分离，干燥，制得手性功能化石墨烯(CFGO)；

(2)在有机溶剂存在下，在催化剂A2的催化下，CFGO、异氰酸酯和多元醇在0℃～100℃优选30～80℃反应，反应时间为1～10小时优选3～6小时，洗涤，干燥。

反应式如下：

本发明所述的氧化石墨烯是利用本领域公知的热膨胀法制备的。

本发明所述步骤(1)中，所述手性单体选自莰烷酸、樟脑磺酰胺、异佛尔酮二胺的一种或多种。