木犀草素分子印迹聚合物的合成

王晓慧，张艳梅，于浩强，孟平蕊

（济南大学化学与化工学院，山东省济南市 250022）

木犀草素分子印迹聚合物的合成

王晓慧，张艳梅，于浩强，孟平蕊*

（济南大学化学与化工学院，山东省济南市 250022）

以木犀草素为模板分子，偶氮二异丁腈为引发剂，丙烯酰胺为功能单体，N，N-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂，在极性溶剂中合成了木犀草素分子印迹聚合物（LMIP）。考察了溶剂用量及种类和功能单体对合成的影响，得到了最佳合成工艺条件，简化了模板分子的洗脱工艺。红外光谱分析表明：洗脱前分子印迹聚合物中原木犀草素在1 270 cm-1处的O—H吸收峰移至1 300 cm-1处，说明模板分子被功能单体、交联剂经聚合交联固定在聚合物中，洗脱后该峰完全消失；扫描电子显微镜观察发现：洗脱后的分子印迹聚合物表面凹凸不平，产生了大量吸附模板分子的空穴。探讨了LMIP的吸附特性，用与木犀草素结构相似的槲皮素作对比实验，分子印迹聚合物对木犀草素的吸附量（33.653 μmol/g）明显高于槲皮素的吸附量（8.654 μmol/g），表明LMIP对模板分子具有较高的吸附选择性。

木犀草素 分子印迹聚合物 选择性吸附

木犀草素是一种典型的黄酮类化合物，具有降血压、降血脂和抗菌抗炎等作用。但是植物中所含的天然黄酮类化合物种类繁多，现有的吸附分离技术很难将分子结构相似的化合物有效分离。分子印迹技术是一种制备具有选择性和记忆效应识别材料的高选择性分离技术。以目标分子（也称印迹分子或模板分子）为模板，选用合适的功能单体，在印迹分子周围与交联剂聚合，形成三维交联的聚合物网络，最后除去模板分子，在聚合物网络中形成形态和化学功能基团与模板分子互补的孔穴，得到的聚合物对印迹分子具有专一的结合特性[1]。

将分子印迹技术应用于中草药有效成分的分离，会提高分离效率。肖淑娟等[2]以木犀草素为模板分子、丙烯酰胺（AM）为功能单体在丙酮中合成了木犀草素分子印迹聚合物（LMIP），将其用于分离提取花生壳中的木犀草素，得到的木犀草素纯度可达到96.2%。相比之下，本工作优化了模板分子的洗脱程序，且分离效果好。

目前，分子印迹聚合物大多数是在非极性的有机相中制备和应用，在极性溶剂（如水、醇体系）中制备的报道较少[3]。而多数的中草药成分都易溶于水，在应用及分离检测时都在水、醇等极性较强的溶剂中进行[4]。因此制备一种能在极性较强的溶剂中应用的分子印迹聚合物势在必行。本工作以木犀草素为模板分子、N，N-亚甲基双丙烯酰胺（MBA）为交联剂在强极性溶剂中合成了LMIP，利用吸附实验分析溶剂用量及种类、功能单体种类对LMIP吸附量的影响，对在中草药中分离木犀草素做了初步研究。

1 实验部分

1.1 主要试剂及仪器

木犀草素，纯度≥99%，南京朗泽医药科技有限公司生产；甲醇，色谱纯，国药集团化学试剂有限责任公司生产；AM，分析纯，天津市科密欧化学试剂有限公司生产；MBA，分析纯，天津市福晨化学试剂厂生产；偶氮二异丁腈（AIBN），分析纯，天津市大茂化学试剂厂生产。

FTS165型红外光谱仪，美国PerkinElmer公司生产；KQ-100B型超声波清洗器，昆山市超声仪器有限公司生产；双光束紫外可见分光光度计，北京普析通用仪器有限责任公司生产；S-2500型扫描电子显微镜，日本日立公司生产。

1.2 实验步骤

采用单因素分析法，分别考察溶剂用量（10，15，20 mL）、溶剂种类[甲醇、甲醇和水（体积比9∶1）、水]和功能单体种类[AM、丙烯酸（MAA）、AM+MAA]对LMIP合成的影响。将木犀草素和功能单体溶于溶剂中，经超声振荡使其充分作用，然后加入MBA和AIBN，充分溶解后放入烘箱，70℃下反应24 h。取出后研磨，筛选出74 μm以下的颗粒进行洗脱。分别用氢氧化钠-甲醇溶液、甲醇超声震荡1.5 h，抽滤烘干得到LMIP备用。制备空白印迹聚合物（NIP），除了不加模板分子以外，其他步骤同上。

1.3 红外光谱（IR）和扫描电子显微镜（SEM）分析

分别将干燥好的木犀草素、洗脱前LMIP和洗脱后LMIP用KBr压片法制备试样，用IR分析。用SEM分别观察模板洗脱前后LMIP的形貌。

1.4 LMIP对木犀草素的吸附选择性

选择与木犀草素结构相似的槲皮素作对比物，首先配制15 mg/L槲皮素-甲醇溶液和木犀草素-甲醇溶液，称取2份20 mg的LMIP，分别加入20 mL浓度为15 mg/L的槲皮素-甲醇溶液和木犀草素-甲醇溶液，40℃下吸附8 h，测定上清液中木犀草素的浓度，考察LMIP的吸附选择性。NIP实验同上。

1.5 固相萃取

分别称取合成的LMIP和NIP各300 mg，用于装填固相萃取小柱，在装填好的小柱中，依次注入10 mL甲醇和10 mL水以活化吸附剂，并弃去流出液；将试样溶液倒入活化后的固相萃取小柱，利用加压法使试样进入吸附剂；注入10 mL水淋洗掉弱保留干扰化合物并弃去流出液；注入8 mL甲醇作为洗脱液，收集流出液。

2 结果与讨论

2.1 实验原理

以木犀草素为模板分子、AM作功能单体形成LMIP的聚合过程以及洗脱过程见图1。

首先，模板分子木犀草素与功能单体AM通过氢键作用结合形成复合物a；然后加入交联剂MBA，在引发剂AIBN及溶剂的作用下将AM互相交联起来形成共聚物b，从而使AM的功能基团在空间排列和空间定向上固定下来；然后通过洗脱去除模板分子，形成了最终的LMIP；这样就在共聚物中留下一个与木犀草素分子在空间结构上完全匹配，并含有与木犀草素分子专一结合的功能基的三维空穴[5]。

2.2 溶剂用量及种类、单体种类对LMIP吸附量的影响

本实验中，木犀草素为0.25 mmol、功能单体为1 mmol、MBA为5 mmol和AIBN 0.027 g，用量不变，通过改变溶剂用量及溶种类、功能单体种类研究合成过程。

由图2可知：LMIP的吸附量随着合成中溶剂用量的增加先增大后减小。在保持模板分子、功能单体用量和其他条件不变的情况下，当溶剂用量为15 mL时，LMIP的吸附效果最好。因为溶剂用量较少时，加入的交联剂不能完全溶解，且有部分交联剂被包裹在印迹聚合物中，洗脱时又不能全部洗掉，从而导致LMIP吸附量下降。而当溶剂用量过多时，溶剂会阻碍功能单体与模板分子之间形成氢键，从而导致最终的聚合物中有很多不能识别模板分子的聚合物，故LMIP的吸附量降低。

图3表明：合成中使用不同溶剂时，LMIP的吸附量不同。在保持其他条件不变时，溶剂为甲醇时，LMIP的吸附量最大，能使模板分子和功能单体在形成络合物时有效地键合在一起。溶剂为甲醇和水时，模板分子和功能单体在形成络合物的过程中，由于水的极性太大而阻碍模板分子和功能单体的结合，使其不能有效地键合在一起，从而使形成的LMIP对模板分子吸附量低。当体系完全变为水时，反应环境极性更大，故而生成的LMIP吸附量更小。因此，选择合适的溶剂对合成印迹聚合物非常重要。

印迹聚合物对模板分子具有专一选择能力，是因为在印迹聚合物中存在着能够与之相互作用的功能基团，带有特定基团的功能单体是决定所制备的印迹聚合物性能的关键因素之一[6]。由图4可知：当采用不同的功能单体时，LMIP的吸附量不同。在保持其他条件不变时，当功能单体为AM时，LMIP的吸附量最大。这表明在甲醇极性溶剂中酰胺基团比羧酸基更易与木犀草素形成氢键。原因是强的极性溶剂会与模板分子竞争功能单体，影响模板分子与功能单体之间的相互作用。由于极性较强的甲醇更容易与羧酸基缔合，从而影响了木犀草素与甲基丙烯酸的结合，因此生成的LMIP吸附量小。

2.3 IR分析

从图5看出：木犀草素在3 200～3 550 cm-1有明显的O—H伸缩振动峰，1 270 cm-1处是O—H面内弯曲振动峰，产物中保留了1 000～1 600 cm-1的很多小峰和在1 660 cm-1处是N—H的面内弯曲振动。木犀草素中1 270 cm-1处的O—H吸收峰在LMIP中移至1 300 cm-1处，说明木犀草素与功能单体、交联剂经聚合固定在聚合物中，而在洗脱后LMIP中该峰消失，说明模板分子被洗脱掉。

2.4 SEM分析

从图6看出：洗脱前LMIP表面较均匀、平滑。洗脱后LMIP表面凹凸不平，存在大量孔隙，可提供较多空穴和活性结合位点，有利于吸附模板分子。这表明洗脱后LMIP中模板分子被洗脱掉。

2.5 LMIP对木犀草素的吸附选择性

由表1看出：NIP的吸附量非常少。这是因为木犀草素和槲皮素的结构相似，NIP对它们的吸附只是普通的物理吸附，而没有结合位点的特定吸附。而LMIP对木犀草素的吸附量明显高于槲皮素，说明了LMIP具有与木犀草素相结合的特定结合位点，而对木犀草素表现出了特异性吸附。证明了LMIP对木犀草素（模板分子）具有专一的选择性。

表1 选择性吸附的结果Tab.1 The data of selective adsorptionμmol/g

2.6 花生壳中木犀草素的固相萃取分离

在预先准备好的花生壳乙醇提取物试样中添加10 μg/L木犀草素进行回收率实验，通过检测364 nm处紫外吸收值确定实际试样中的含量，得到花生壳中木犀草素的平均回收率为79.2%，纯度可达98.0%。

3 结论

a）以木犀草素为模板分子，AIBN为引发剂，AM为功能单体，MBA为交联剂，采用本体聚合法，实现了在极性溶剂甲醇中制备LMIP。

b）以LMIP作为固相萃取初步应用于花生壳中木犀草素的分离提取，木犀草素的纯度可达98%。

[1]秦震.黄酮分子印迹硅胶微球的制备及其分子识别机理的研究[D].天津:天津大学,2007.

[2]肖淑娟,李红霞,于守武.分子印迹固相萃取花生壳中的木犀草素[J].化工进展,2010,29(2):293-297.

[3]单娟娟,王兵.槲皮素-铜(Ⅱ)配位分子印迹聚合物的制备及其结合特性研究[J].高分子学报,2011,(1):100-106.

[4]齐小玲,王悦秋,张朔瑶,等.分子印迹聚合物的制备方法及应用进展[J].化学研究与应用,2009,21(4):441-449.

[5]梁金虎,罗林,唐英.分子印迹技术的原理与研究进展[J].重庆文理学院学报,2009,28(5):38-43.

[6]张航航,黄小波,杨春华.分子印迹聚合物制备的新进展[J].湖南农业科学,2007,6(2):59-63.

Preparation and Characterization of the Luteolin Molecular Imprinted Polymer

Wang Xiaohui,Meng Pingrui,Zhang Yanmei,Yu Haoqiang
(School of Chemistry and Chemical Engineering,University of Jinan,Jinan250022)

Luteolin molecularly imprinted polymer（LMIP）was prepared in polar solvent,using luteolin s template molecule,azobisisobutyronitrile as initiator and N,N-methylene double acrylamide as crossinking agent.The influence of solvent volumns,different solvents and different monomers on the synthesis of molecularly imprinted polymer was studied.And the elution process of template molecule was simplified.The haracterization of LMIP was carried out by IR and SEM.The results have shown,in IR O—H absorption peak was from the 1 270 cm-1in luteolin to the 1 300 cm-1in the molecularly imprinted polymers,indicating that the template molecules are fixed into polymers by functional monomer and crosslinking agent by the polymerization,and the peak disappeared completely after eluted;in SEM,the molecularly imprinted polymers surface there are significant differences before and after eluted,the eluted molecularly imprinted polymers surface is uneven,resulting in a large number of hole.Through studying the selective adsorption of LMIP,it was found the adsorption capacity of polymers on luteolin(35.653 μmol/g)was significantly higher the quercetin(8.654 μmol/g),indicating the polymer showed good binding characteristics to luteolin.

luteolin;molecular imprinting polymer;selective adsorption

TQ 325

B

1002-1396（2012）04-0025-04

2012-01-31。

2012-04-25。

王晓慧，女，1986年生，在读硕士研究生，主要从事分子印迹聚合物的制备及性能研究。E-mail:ujnsally@sina. com；联系电话：15098727483。

*通讯联系人。联系电话：（0531）82767037；E-mail:chm_mengpr@ujn.edu.cn。

（编辑：王蕾）