[发明专利]一种手性分离多功能纤维素基材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种手性分离多功能纤维素基材料及其制备方法，首先以化学试剂处理使得基材表面修饰上可点击反应的叠氮基团，然后利用点击化学反应将螺旋聚合物连接到材料表面，干燥后得到表面修饰了螺旋聚合物的基材。本发明通过简单的表面修饰，一步快速获得多种功能性，纤维素材料、手性分离、疏水性吸油等功能，可以用于手性药物、手性荧光分子等对映体的分离。

技术领域

本发明涉及一种功能性纤维素基材料，具体涉及一种手性分离多功能纤维素基材料及方法。

背景技术

天然纤维素基制品种类很多，例如滤纸、壁纸、包装纸、木材、棉花、以及纤维素基的气凝胶、水凝胶、膜等各种形态存在于我们的生活和科研中。纤维素本质是1,4β糖苷键连接葡萄糖单元大分子链，其葡萄糖单元的2,3,6位上含有3个活泼的羟基，纤维素的空间结构为左手螺旋结构，其具有刚性规整骨架，其衍生物也保留了螺旋结构，一些纤维素衍生物作为高效液相色谱柱的手性固定相用于手性对映体的分离，具有广阔的应用前景，迄今为止，在开发的多糖衍生物材料中，纤维素衍生物是最有效的手性分离材料。基于这一研究背景，有很多方法来改善木材、纸张等纤维素制品的疏水性，例如专利201510635704.0利用三(3,5-二甲基苯氨基甲酰化)纤维素或三(4-甲基苯基氨基甲酰化)纤维素作为手性固定相中对二氢杨梅素对映体进行分离。专利201811610928.6使用光学纯扁桃酸或光学纯扁桃酸衍生物的酰卤和微晶纤维素制备手性分离材料，用于多种手性物质的分离与分析。

螺旋结构是自然界中普遍存在的二级结构，例如在蛋白质结构中存在右手α-螺旋结构，细胞核中存在的双螺旋结构的DNA，这种螺旋结构是一种非常重要的手性表现形式。人工合成的螺旋聚合物有结晶状态下立构规整的聚丙烯、聚乙炔、聚甲基丙烯酸甲酯、聚异腈、螺旋乙烯基聚合物(PTrMA)、聚异氰酸酯、聚碳二亚胺等。其中聚异腈是最早被发现的，其主链上含有π共轭的C＝N键，碳氮键的存在使得聚合物主链容易发生扭曲，得到螺旋结构，而且聚合方法简便，在溶液和固态状态下均能很好的保持螺旋结构。此外，光学活性聚异腈一般带有手性主链、手性侧基或手性螺旋构象，具有非常独特的刚性结构，这些性质使其在手性拆分、手性识别和不对称催化方面具有广泛的应用前景。例如人工合成的疏水性螺旋聚合物-聚苯异腈、聚五氟苯酚异腈、聚六氟异丙醇异腈等，单体单元含有超大密度的疏水基团如D-薄荷醇和氟元素，赋予性，聚异腈的螺旋结构，赋予手性分离效果，手性分离在药物提纯领域具有重要的应用，以纤维素为基体的纤维素接枝聚异腈，结合了疏水性和手性分离性能，可以赋予木材耐磨性、防水性、疏水性、手性分离、吸油等功能，可以用于手性药物、手性荧光分子等对映体的分离，其材料可回收。

利用炔-叠氮点击化学反应，一步快速赋予纤维素制品表面多功能性、手性分离、疏水性、吸油等。使用微量的添加实现纤维素制品表面性能的大幅度提升。具有高效、方便、快速等优点，赋予纤维素制品手性识别和分离能力，并赋予其疏水性。

发明内容

基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种手性分离多功能纤维素基材料及其制备方法。本发明通过在纤维素制品的表面进行点击化学修饰疏水螺旋聚合物的方法，可以快速赋予纤维素制品手性分离、疏水性、吸油等性能。

本发明中，点击化学反应为炔基-叠氮点击反应。

本发明手性分离多功能纤维素基材料的制备方法，包括如下步骤：

步骤1：将基材清洗并干燥，随后与叠氮化钠反应引入叠氮基，获得表面叠氮改性的基材；

步骤2：制备含炔基端基的疏水螺旋聚合物；

步骤3：将步骤1获得的表面叠氮改性的基材浸泡于步骤2获得的含炔端基疏水螺旋聚合物溶液中，添加催化剂CuI或CuCl，在氮气保护下于40-60℃发生炔基-叠氮点击化学反应；反应结束后清洗，干燥，获得表面修饰疏水螺旋聚合物的基材；

步骤4：重复步骤3的处理过程1-5次。