)機(jī)械強(qiáng)度高:填料需要承受很大的機(jī)械壓力,因?yàn)樘盍显?/span>IPC使用中,需要經(jīng)常裝卸,機(jī)械性能差的填料經(jīng)受不住反復(fù)填充,它們易破碎,產(chǎn)生細(xì)顆粒,降低柱滲透性,甚至堵塞濾片,造成流速分布不均勻,影響分離產(chǎn)物的純度,*終在系統(tǒng)中產(chǎn)生極高的柱壓而無法繼續(xù)使用引。 (2)負(fù)載量大:在IPC中,填料的負(fù)載量越大,則單位體質(zhì)量填料可處理的原料量就可增加,因而提高了產(chǎn)率。選擇合適孔徑及孔徑分布的填料是獲得高負(fù)載量的一個(gè)關(guān)鍵因素。
(3)可大量供應(yīng),批間的重現(xiàn)性好:制備色譜工藝過程要擴(kuò)大,必須有可靠的供貨源提供大量填料,否則無法實(shí)現(xiàn)工業(yè)化。填料各批量之間的化學(xué)和機(jī)械穩(wěn)定性、孔結(jié)構(gòu)及可重復(fù)的比表面積等必須具有高度的重現(xiàn)性,否則難以保證長期、持續(xù)、穩(wěn)定的分離與純化生產(chǎn)工藝。
(4)合適的顆粒大小和窄的粒度分布范圍:細(xì)顆??稍黾铀鍞?shù)及分辨率,但同時(shí)引起裝柱困難,需要更高的操作壓力。目前工業(yè)規(guī)模制備分離多采用l0~20 Ixm顆粒,它在大直徑柱內(nèi)既有較高的柱效,又有較低的柱壓降。粒徑分布窄的填料不但容易裝填結(jié)實(shí),而且柱壓比粒徑分布寬的要低,因此易得到高效的制備柱J。
目前硅膠及其鍵合固定相(如C)、離子交換樹脂、聚酰胺、氧化鋁、凝膠等都可以作為工業(yè)柱的填料。對填料進(jìn)行一些處理,可以提高分離效果,如對硅膠進(jìn)行的硝酸銀(或緩沖液)處理。c 鍵合硅膠固定相目前使用得*多而且應(yīng)用*廣,但硅膠基質(zhì)本身的缺陷卻難徹底改變,特別是堿性條件下的不穩(wěn)定性限制了它在中藥提取分離領(lǐng)域中的應(yīng)用。
2、制備色譜的應(yīng)用
1)動態(tài)軸向壓縮柱色譜及其應(yīng)用
動態(tài)軸向壓縮柱的原理是通過活塞的上下運(yùn)動來裝柱、維持柱壓和卸柱,活塞周邊配備了特殊設(shè)計(jì)的密封圈能容許活塞上下自由滑動,同時(shí)又能保持高的密封壓?;钊\(yùn)動和壓力維持靠的是液壓或是氣壓,壓動力比軸向壓縮柱的彈簧動力更穩(wěn)定,更均勻。動態(tài)軸向壓縮柱應(yīng)用范圍廣,如用于天然植物提取、合成**、蛋白質(zhì)和多肽的分離制備,更是中藥活性成分分離制備的必備手段。SAKUMA等利用大規(guī)模的反向動態(tài)軸向壓縮柱對三形科植物紅柴胡中的3種皂甙成分進(jìn)行分離,收率大于90% ,各種單體皂甙中的雜質(zhì)含量小于1%_6 J。MEDINA在250 mm×22 mm i.D.的DAC柱上對一種多苯環(huán)**進(jìn)行制備規(guī)模的純化,純度高于99.5% ,回收率為92%。
2)模擬移動床色譜及其應(yīng)用
(1)模擬移動床色譜
模擬移動床色譜(simulated moving bedchromatography,簡稱SMB)是連續(xù)色譜技術(shù)中的*適于工業(yè)化大規(guī)模連續(xù)生產(chǎn)的一類。SMB的操作單元是色譜層析,色譜對不同組分進(jìn)行分離,主要是利用各種組分在色譜柱中的遷移速率不同來完成的。SMB具有分離效率高、連續(xù)操作、填料和洗脫劑消耗少、以及可實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)和控制自動化等諸多優(yōu)點(diǎn),在工業(yè)制備色譜中被人們廣泛關(guān)注。
SMB是提純化合物的一個(gè)強(qiáng)大且**吸引力的分離手段。由于SMB技術(shù)減少了為達(dá)到特定分離所需的固定相及流動相的體積,成本的節(jié)約使色譜分離更加經(jīng)濟(jì)可行,但應(yīng)用于制藥及精細(xì)化學(xué)品的制備分離卻一直發(fā)展緩慢,這主要是由于缺少工藝模擬的模型、有效數(shù)值方法和計(jì)算機(jī)。直到20世紀(jì)80年代在有關(guān)SMB理論框架的形成和模擬程序的出現(xiàn)加上PHPLC在硬件方面的*新進(jìn)展,才使SMB重新煥發(fā)出勃勃生機(jī)。
SMB根據(jù)其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)??煞譃?/span>3帶、4帶和5帶系統(tǒng)。*常見的是4帶SMB,其原理如下圖所示,它實(shí)現(xiàn)了溶劑的循環(huán)和組分的回流,分離效率高。 (2)在中藥分離制備中的應(yīng)用
SMB在中藥分離純化中的應(yīng)用很廣泛,日本的NAGAMATSU、等從1989年開始研究SM-BC技術(shù)在手性**中的應(yīng)用,于1991年成功地分離了R和S苯乙醇。1996年新加坡的CHING等利用模擬移動床色譜技術(shù)對外消旋手性驅(qū)蟲**吡酮進(jìn)行了分離。1997年比利時(shí)的CAVOY等用自行設(shè)計(jì)的一套12柱模擬移動床色譜四帶系統(tǒng),對鎮(zhèn)痛藥曲馬朵進(jìn)行了分離,得到了純度很高的兩種異構(gòu)體。1998年,RICHEA等用UOP公司生產(chǎn)的制備型模擬移動床色譜四帶系統(tǒng)對鎮(zhèn)咳藥創(chuàng)甘油醚進(jìn)行了分離,已經(jīng)研制成具有自主知識產(chǎn)權(quán)的g級、kg級和100 kg級模擬移動床設(shè)備各一套,應(yīng)用這些設(shè)備已開發(fā)出十幾種中藥有效部位及單體成分的分離純化與制備工藝技術(shù),成分包括:**素類、黃酮類、生物堿類、皂苷類、內(nèi)酯類等。前列腺素甲酯(s)(97%)、替考拉寧(97%)、紫杉醇(95%)、銀杏黃酮(94%)、銀杏內(nèi)酯(95%)、槲皮素(99%)、異鼠李素(70%)、銀杏內(nèi)酯B(90%)等中藥的有效成分都已找到了合適的制備工藝路線 一11],比利時(shí)藥品公司UCB Phar-ma已經(jīng)利用10 t級的SMB來分離旋光異構(gòu)體。李勃等則在高分子樹脂柱和SMB系統(tǒng)上分離得到了高純度的紫杉醇。PAlS 12]報(bào)道了以交聯(lián)在硅膠上的3,5一-M基鄰苯甲酰苯基甘氨酸為固定相以庚烷異丙醇混合溶劑為流動相在模擬移動床中分離聯(lián)萘酚對映體。
(3)超臨界流體色譜
超臨界流體色譜(supercritical fluid chromatography,簡稱SFC)是指以超臨界流體為流動相,以固體吸咐劑或鍵合到載體上的高聚物為固定相的色譜。20世紀(jì)80年代早期開發(fā)成功了空心毛細(xì)管柱式SFC,應(yīng)用于分析領(lǐng)域。后來出現(xiàn)了填充柱式SFC,應(yīng)用于分析某些熱敏性、低揮發(fā)性、極性化合物。后來發(fā)展成了制備型SFC。SFC的流動相有氨、二氧化硫、二氧化碳、氧化氮及氯氟烴類等物質(zhì),但應(yīng)用*廣泛的流動相還是超臨界CO 。這是因?yàn)?/span>CO 臨界溫度(31.08oC)接近室溫,臨界壓力(7.38 MPa)不太高,可使色譜系統(tǒng)在接近室溫和不太高的壓力條件下進(jìn)行操作。另外,CO 無毒,不燃,無化學(xué)腐蝕性,因此,以它作為SFC的優(yōu)選流動相,在中藥分析分離方面得到了廣泛的應(yīng)用。為增加其溶劑化能力,往往需要在其中加入少量的極性改性劑。常用的改性劑有甲醇、乙醇、異丙醇和乙腈等,使用*多的是甲醇。在填充柱式SFC中使用*廣泛的固定相是硅膠基質(zhì)的鍵合填料。由于氫鍵、離子、偶極作用,不經(jīng)過改性失活的硅膠適應(yīng)于非極性化合物的分析,對于極性物質(zhì)不太適用。而將一些極性稍弱的基團(tuán)鍵合到硅膠上,形成硅膠基質(zhì)的鍵合填料則大大增加了填料的適用范圍。在硅膠的表面鍵合上基團(tuán),像一OH、一CN -NH 一CH 、烷基及聚合物等,形成了一類固定相。
制備型SFC現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于中藥的提取分離領(lǐng)域。趙鎖奇等建立了國內(nèi)**套制備型超臨界流體色譜,并用于天然產(chǎn)物的分離制備,實(shí)驗(yàn)表明,超臨界色譜可以分離弱極性化合物,也可以分離制備強(qiáng)極性化合物及生物堿等難洗脫的溶質(zhì)。MA等¨ 介紹了制備型SFC的原理、構(gòu)造及應(yīng)用。通過對流體動力學(xué)和吸附、脫附的分析,認(rèn)為制備型SFC在中藥大規(guī)模分離方面有很好的前途。VERA_l 分離制備了熱敏性**,克服了在制備型HPLC中出現(xiàn)的**熱降解問題。近來,模擬移動床式制備型SFC的出現(xiàn)拓寬了SFC的適用范圍和生產(chǎn)規(guī)模。