课题基金 / 基金详情

基于焦谷氨酸手性识别模块功能化纳米材料的两相分散固相萃取手性拆分研究

批准号:
22078369
项目类别:
面上项目
资助金额:
64.0 万元
负责人:
陈晓青
依托单位:
学科分类:
分离工程
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
陈晓青

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
手性萃取拆分具有设备简单、操作条件温和、适合连续操作及大规模生产应用等优点,是目前获得光学纯手性分子的主要方法之一,而高立体选择性手性拆分剂是手性萃取拆分成功的关键。项目基于“三点作用理论”,以具有优异氢键结合和立体控制能力的焦谷氨酸为基体,通过衍生设计合成具有高立体选择性的手性识别模块,基于第一性原理及手性荧光分析评估其手性识别能力;设计制备亲脂性/亲水性单分散介孔纳米材料,完成手性识别模块(D/L型)的功能化修饰,以此建立双向协同识别两相分散固相萃取手性拆分体系;利用全因子试验结合响应表面法对萃取实验参数进行优化,实现手性对映体的高效萃取拆分;并尝试与多级萃取技术联用,建立相应的传质数学模型,实现单一构型手性对映体的纯化分离。本研究将化工分离工程、有机合成、功能材料化学和分析化学多学科知识有效融合,将为手性拆分剂设计及手性萃取拆分提供新思路,有助于促进化工分离新技术的探索与发展。
英文摘要
As one of the major approaches to obtaining optically pure chiral molecules, chiral extraction separation has demonstrated several advantages such as simple equipment, mild operational conditions, suitable for continuous operation and large-scale production. And the key factor for the success of chiral extraction separation is the screening of chiral resolving agents with high stereoselectivity. In this proposal, based on the "three-point interaction rule", chiral recognition modules with high stereoselectivity will be designed and synthesized by derivatizing the parent molecule pyroglutamic acid (PGlu) which possesses excellent capabilities in hydrogen-bond binding and stereocontrol. The chiral recognition capability of the developed chiral recognition modules will be evaluated via the first principles calculation and chiral fluorescence analysis. Lipophilic/hydrophilic monodisperse mesoporous nanomaterials (MMNs) will be fabricated and modified with chiral recognition modules (D/L), and chiral separation systems with bidirectional collaborative recognition by virtue of two-phase dispersion solid-phase extraction (d-SPE) will be developed by employing the functionalized MMNs as the chiral resolving agents. To realize highly efficient extraction enantioseparation, the experimental parameters will be comprehensively optimized by combining full factorial design and response surface method. The optimized chiral separation systems will be integrated with multistage extraction techniques, and the corresponding mass transfer mathematical model will also be established to achieve successful purification and separation for single enantiomer. The whole research work would effectively integrate multi-disciplines, including chemical separation engineering, organic synthesis, functional material chemistry as well as analytical chemistry, and provide new perspectives for the extraction enantioseparation and the design of chiral resolving agents, thus promoting and facilitating the exploration and development of novel chemical separation technologies.
两手性对映体之间存在的药理毒性差异决定了手性药物需以光学纯的形式上市,促使单一对映体药物销售额逐年增长。外消旋体拆分及手性转化是获取单一对映体手性药物的主要途径,而高立体选择性手性拆分剂是消旋体拆分和手性转化的关键,研发新型高立体选择性的手性拆分剂是当前手性药物分离分析研究领域亟待解决的瓶颈问题。.因此,本项目提出基于经典“三点作用”理论中对映体与手性识别模块氢键相互作用差异性,设计合成新型高选择性焦谷氨酸手性识别模块,考察手性对映体与手性识别模块的优势构象;将手性识别模块键合在介孔纳米材料上,以此构建新型高立体选择性的手性拆分剂及相应的手性识别与拆分体系。基于此,项目首先设计构建了L-焦谷氨酸手性识别模块,通过配体交换法修饰到量子点表面,制备了新型功能化手性荧光纳米传感器;同时,基于经典“三点作用”手性识别理论及氢键相互作用差异,开发了包括苯并噻唑衍生探针、樟脑磺酸衍生物、L-抗坏血酸、奎宁、5-甲基水杨酸衍生分子镊、6-硫鸟嘌呤在内的系列手性识别模块,并将其功能化到金纳米星超表面、量子点、MOFs等纳米材料表面,构建了系列手性识别体系,探讨了相应手性识别优势构象及手性识别机理;将所构建的手性识别模块及L-氨基酸氧化酶键合到Mg/Al层状双氢氧化物、聚偏氟乙烯中空纤维膜等手性拆分材料上,实现了系列手性氨基酸及手性药物的拆分与高选择性手性转化。上述研究结果为手性识别模块设计合成、手性拆分剂设计制备及手性药物分离分析应供了有益的参考,促进了手性识别新方法的探索与发展。依托于项目主体研究内容,项目还发展了系列新型可见光氧化还原催化反应体系,为多类有价值的手性识别模块的构建提供了绿色高效的合成途径;开发了系列生物/环境样本复杂体系中目标物高灵敏检测分析方法。项目实施期间总计在Angew. Chem. Int. Ed., Chem. Eng. J., Anal. Chem.,等期刊上发表SCI论文53篇(均已标注资助),其中自然指数论文26篇,培养博士生7名、硕士生9名。
基于SERS在线检测技术的CPC发酵生产过程监测及反馈控制优化研究
  • 批准号:
    21878339
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    66.0万元
  • 批准年份:
    2018
  • 负责人:
    陈晓青
  • 依托单位:
基于双向协同识别作用的双水相手性萃取拆分研究
  • 批准号:
    21676302
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    70.0万元
  • 批准年份:
    2016
  • 负责人:
    陈晓青
  • 依托单位:
基于2D LC-EAD-MS/2D CCC联用技术的DPP-4抑制剂的快速筛选与分离新方法研究
  • 批准号:
    21475152
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    86.0万元
  • 批准年份:
    2014
  • 负责人:
    陈晓青
  • 依托单位:
基于溶剂气浮技术的高效选择性拆分药物对映体研究
  • 批准号:
    21276282
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    83.0万元
  • 批准年份:
    2012
  • 负责人:
    陈晓青
  • 依托单位:
国内基金
海外基金