面向布洛芬手性拆分的关键前驱体MOF筛选及分子模拟研究

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手性物质由于对映体的构型不同导致对映体的旋光性会有所不同,而药物作为其中的代表之一,药物的不同对映体在人体中的表现有着显著的差异(如药理活性、代谢作用和毒副作用)。由于药物的手性异构造成的危害并不少见,因此,对手性药物进行分离显得尤为重要。本文选取了经典的解热镇痛类抗炎药物——布洛芬作为本文的研究对象,探寻可用于手性布洛芬分离的手性MOF膜的前驱体。考虑到可用于手性布洛芬拆分的方法众多(如:物理拆分、动力学拆分、色谱拆分等),但是其都有一些缺点,如无法大规模生产、生产成本高等,相对来说,膜分离方法具有产量高、能耗低、无污染、分离纯度高等优点。因此,开发出一种具有高效分离的手性分离膜以应用于手性布洛芬的分离是极其重要的。金属有机骨架(MOFs)是由金属离子或金属簇和有机配体组成的周期性网络和开放多孔结构的新型结构体系。MOFs具有规则的、可调的孔隙结构和化学结构的可变性等优点被认为是一种优良的新型多孔材料。目前研究表明,通过对已存在的MOFs材料进行改性,将手性基团添加入MOF材料,令其成为手性MOF材料,进而结合聚合物基体等制备的手性MOF膜有望在手性药物分离方面得到应用。由于在众多的MOF材料中选出合适的材料用于手性改性是比较困难的,因此本文借助于分子模拟技术(包括蒙特卡洛模拟和分子动力学模拟)来筛选合适的MOF材料作为合成手性MOF膜的前驱体。本文以布洛芬的S型对映体作为模型分子,探究其在38种MOF材料中的吸附量,根据吸附量(依靠筛选标准)选取了吸附量较大的十六种MOF材料作为具有优良性能的MOF材料,考虑到仅依靠吸附量来进行筛选存在不足,进而利用分子动力学模拟计算了布洛芬在MOF材料中的均方位移(MSD)和自扩散系数。通过吸附量、扩散系数、MOF材料的孔径大小等综合考虑,选取了较为优良的前驱体MOF材料用于后续的手性改性,即选出了RAVVUH、IRMOF-1、RAVWAO三种MOF材料作为进一步改性合成手性MOF膜的前驱体。本文在上面的基础上,进一步探究了布洛芬在三种前驱体MOF材料中的吸附过程以及吸附机理,最后探究了不同金属元素对MOF材料中布洛芬扩散的影响。
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