分子印迹材料在手性拆分中的应用研究进展
引用本文:郑依柳，邵华，金芬，等.分子印迹材料在手性拆分中的应用研究进展[J].化学试剂，2024, 46（2）：47-54.
DOI:10.13822/j.cnki.hxsj.2023.0553
背景介绍
自然界中手性化合物分布广泛，不同对映异构体与目标分子发生化学反应的效率不同，因此生产只有一种对映异构体的光学纯品、提纯具有有利生物活性的对映异构体意义重大。对映异构体相似的理化性质使其分离变得困难，而分子印迹技术因其独特的优势在手性拆分领域应用广泛，目前已应用于手性样品前处理、手性色谱固定相和手性传感器三方面；计算机辅助设计、手性树脂、金属离子介导、表面印记载体、手性功能单体、纳米分子印迹等新方法、新材料的引入使手性分子印迹的应用更加广泛。
文章亮点
1.详细介绍近年来分子印迹在手性拆分方面的应用；
2.总结归纳近年来引入手性分子印迹的多种新方法、新材料，为手性分子印迹的应用提供一些新的思路；
3.提出目前手性分子印迹的应用存在的问题，为后续手性分子印迹的发展方向提供一些思考。
内容介绍
1 手性分子印迹技术
分子印迹技术是对目标物进行预定选择的一种技术，在模板分子、功能单体、交联剂、引发剂存在的条件下合成MIP，MIP可以特异性识别模板分子或者立体结构与模板分子相似的目标分析物[8]。
如图1所示，Alharbi等[10]制备S-氯胺酮的CMIP树脂时先将丙烯酰氯与S-氯胺酮对映体反应，得到具有手性和可聚合双键的S-氯胺酮-丙烯酰酰胺，聚合成树脂后用盐酸酸化以破坏酰胺键将S-氯胺酮从树脂中分离出来。
Qiu等[11]用甲基丙烯酸和丙烯酰胺为双功能单体，在上下面为二氧化硅构建的光子晶体玻璃载玻片中间合成以L-焦谷氨酸为模板分子的CMIP，形成三明治结构的L-焦谷氨酸分子印迹光子晶体传感器，如图2所示。
2 MIP的手性拆分应用
2.1 样品前处理
目前分析仪器已经高度发达，能够测定绝大多数的化合物，但是前处理步骤中对目标分子的纯化和富集会直接影响测定结果，甚至影响仪器的运行。用MIP将目标分子从基质中提取出来，降低了基质效应，在后续的检测过程中，仪器的灵敏度更高，信号的基线更平[15]。
2.2 CSP
手性化合物的色谱拆分法很常见，色谱分离效果关键在于CSP，但大多数固定相是无选择性的，无法选定目标对映异构体，并且也需要借助另外的检测仪器来确定洗脱顺序。MIP作为CSP能够有效克服这一缺点。
2.3 传感器
2.3.1 电化学传感器
分子印迹和电化学传感器的结合，使分子印迹电化学传感器同时具有MIP和电化学传感器的优点，它灵敏、方便快捷、高效的同时选择性高、机械强度高、稳定性好、制造成本低，近年来受到了广泛的关注[23]。
2.3.2 表面等离子体共振传感器
Zhang等[26]报道的有机电化学晶体管传感器在L-组氨酸的手性检测上高度灵敏，因为MIP薄膜沉积在有机电化学晶体管栅极平台上，与有机电化学晶体管的放大功能相结合，如图3所示。
2.3.3 其他传感器
3 手性MIP新策略
3.1 计算机辅助筛选
Liu等[36]使用Gauss 09程序修订版A.02软件进行计算机模拟和计算，优化了雌激素酮的几何构型，在密度泛函理论M06-2X/6-31G(D)水平上研究了雌激素酮与衣康酸分子的天然键轨道电荷和分子静电势如图4所示。
3.2 手性树脂
Monier等[40]用分子印迹的方法合成一种特异性吸附别R-苯丙胺和高效拆分苯丙胺外消旋体的手性树脂，如图5所示。
4 总结与展望
综上所述，MIP拆分手性物质潜力巨大。但仍存在以下挑战：
（1）目前CMIP研究的目标分子大多集中在氨基酸等小分子和一些人用药物，兽药、农药等大分子的研究较少；（2）手性功能单体种类较少，缺乏像甲基丙烯酸、4-乙烯基吡啶等较为通用的手性功能单体；（3）CMIP的应用更多集中于对映异构体的“识别”，在对映异构体识别后的“去除”方面应用较为局限；（4）CMIP仍然存在识别位点包埋、印迹空腔立体选择能力不够等不足；（5）在CMIP的制备过程中，有机试剂大量使用，对环境有不利影响。
在未来，CMIP的研究可以集中于以下方面：
（1）寻找较为通用、成本低、甚至不需要化学合成的手性功能单体；（2）深入研究CMIP识别机理，改进CMIP聚合手段，引入协同材料，解决CMIP识别位点包埋、印迹空腔易塌陷、立体选择性不高等问题，从而扩大CMIP的应用范围。（3）采用计算机方法，来辅助制备过程中功能单体、交联剂、致孔剂的筛选、聚合比例的选择，减少制备过程中的时间、成本和化学试剂的使用。MIP将在手性物质拆分方面得到更广泛的应用，不断生产商业化产品，有望使手性物质的拆分更加简单、高效、精准。
