阵列式连续制备色谱系统及其使用方法.pdf

本发明提供一种阵列式连续制备色谱系统及其使用方法，该系统包括分离部分、原料输送部分、溶剂输送部分、收集部分和控制部分，其中分离部分包括阵列色谱柱，是由规格完全相同的至少2个色谱柱组成。在溶剂连续均等地送入阵列色谱柱各柱的同时，通过控制部分的计算机和控制柜对进料控制分阀进行控制，模拟环形色谱的进料方式依次切换地、周期性地、均匀地对各色谱柱进料，洗脱产品由控制部分控制的阵列色谱专用产品收集器进行收集，分别送至各产品存储容器。该系统适合于多组分的连续大规模制备。

1.  阵列式连续制备色谱系统，用于多组分产品的连续大规模制备，该系统包括：
分离部分，包括由规格完全相同、数量为2个或以上的色谱柱组成的阵列色谱柱；
溶剂输送部分，包括溶剂存储容器、溶剂泵和溶剂控制总阀，所述溶剂存储容器、溶剂泵和溶剂控制总阀通过管路依次连接，再通过管路分别与阵列色谱柱各柱的顶端入口相连；
原料输送部分，包括原料存储容器、进料泵、进料控制总阀和进料控制分阀，所述原料存储容器、进料泵和进料控制总阀通过管路依次连接，再通过置有进料控制分阀的管路分别与阵列色谱柱各柱的顶端入口相连；
收集部分，包括阵列色谱专用产品收集器和产品存储容器，所述阵列色谱专用产品收集器用于收集从阵列色谱柱各柱中流出的洗脱产品，该阵列色谱专用产品收集器入口与阵列色谱柱各柱底端的置有流量调节阀门的洗脱液出口管路相连；所述产品存储容器通过管路与阵列色谱专用产品收集器出口相连，用于存储收集来的各洗脱产品；
控制部分，包括计算机和控制柜，所述计算机与控制柜相连，所述控制柜与进料控制分阀、阵列色谱专用产品收集器相连，计算机内设阵列色谱控制程序软件，通过控制柜控制各进料控制分阀模拟环形色谱的进料方式依次切换地、周期性地、均匀地对阵列色谱柱各柱进料，并通过控制阵列色谱专用产品收集器对洗脱产品进行收集。

2.  根据权利要求1所述阵列式连续制备色谱系统，其特征在于：所述阵列色谱柱的柱数量范围是20-100个。

3.  根据权利要求1所述阵列式连续制备色谱系统，其特征在于：所述进料控制分阀是电磁阀。

4.  根据权利要求1所述阵列式连续制备色谱系统，其特征在于：该系统还包括流量计，所述流量计设置在阵列色谱柱各柱底端的洗脱液出口管路中。

5.  根据权利要求1所述阵列式连续制备色谱系统，其特征在于：所述控制柜还分别与原料泵、溶剂泵相连，并对它们进行控制。

6.  根据权利要求1所述阵列式连续制备色谱系统，其特征在于：所述原料泵和溶剂泵是计量泵。

7.  根据权利要求1-6中任选一项所述阵列式连续制备色谱系统，其特征在于：所述流量调节阀门是手动阀。

8.  根据权利要求1-6中任选一项所述阵列式连续制备色谱系统，其特征在于：所述流量调节阀门是电动阀，所述流量计是带传感器的流量计，该流量计和流量调节阀门分别与控制柜连接，通过计算机控制管路流量。

9.  阵列式连续制备色谱系统的使用方法，其特征在于：在溶剂连续均等地送入阵列色谱柱各柱的同时，对各进料控制分阀进行控制，以模拟环形色谱的进料方式依次切换地、周期性地、均匀地对阵列色谱柱各柱进料。

10.  根据权利要求9所述的使用方法，其特征在于：所述对各进料控制分阀的控制方法是由计算机内设阵列色谱控制程序软件，通过控制柜对各进料控制分阀进行控制。

阵列式连续制备色谱系统及其使用方法
技术领域
本发明涉及大规模多组分连续制备色谱系统领域，尤其涉及阵列式连续制备色谱系统领域。
背景技术
色谱技术是一项通过物质在两相之间的作用力不同造成的保留时间不同而使得混合物中的各组分相互分离的技术体系。色谱按其用途又可分为分析级色谱和制备级色谱。前者具有很低的检出下限，能够检测出混合物中含有的痕量组分，主要用于物质鉴定；后者主要用于物质中有效成分的分离提纯，适合于规模制备和工业化生产。制备色谱按其操作方式又可分为间歇操作和连续操作。填充柱色谱是前者的典型代表，其优点是适合于多组分的分离，且易于放大。但填充柱色谱只能间歇操作，不适合于大规模连续化工业生产。目前广泛使用的连续制备色谱主要是模拟移动床色谱和环状色谱。模拟移动床色谱(参考中国专利CN1126628A和CN1374146A)的基本原理是保持吸附剂床层不动，通过不断改变进出液口模拟出类似交错流动的效应。该色谱放大容易，容易实现操作自动化，但是通常只适用于两组分物系的分离。环状旋转色谱(参考中国专利CN1307679A)的基本原理是将流动相连续从装有吸附剂的双层圆筒中流过，而原料液从上部旋转的分配头流出，在自身的重力向下运动和旋转的圆周运动的叠加下，原料液沿器壁做螺线形运动，这样在圆筒底部的不同固定位置处就可以得到不同的分离组分。环状色谱适合于多组份物系的分离，但是放大困难，而且涉及到承压部件的动密封问题以及溶质在圆筒壁移动过程中产生径向扩散而导致的产品不纯，所以使得该色谱技术实际推广的难度较大。
发明内容
本发明的目的在于提供一种适合于多组份、大规模、连续化要求的制备色谱系统。该系统突破了模拟移动床色谱只能分离两组分物系的限制；克服了环状旋转色谱的动密封和溶质扩散问题，而且易于放大。
本发明的阵列式连续制备色谱系统，采用类似模拟移动床的控制方法，通过控制进料点来实现理论上的床层移动，而实际床层不动，即通过控制环形色谱的进料点来实现环形床理论上的旋转，从而避免料液进口的动密封问题；并且采用环形排列的多个色谱柱替代环形色谱的环形床作为单元分离设备，避免了溶质在圆周方向的扩散，不仅适合于多组份物系的分离，而且放大容易，技术也成熟，能够适应不同规模的生产要求。实际应用中，色谱柱不必按环形排列，可以排成任意的色谱柱阵列。
本发明提供的阵列式连续制备色谱系统包括：
分离部分，包括由规格完全相同、数量为2个或以上的色谱柱组成的阵列色谱柱；
溶剂输送部分，包括溶剂存储容器、溶剂泵和溶剂控制总阀，所述溶剂存储容器、溶剂泵和溶剂控制总阀通过管路依次连接，再通过管路分别与阵列色谱柱各柱的顶端入口相连；
原料输送部分，包括原料存储容器、进料泵、进料控制总阀和进料控制分阀，所述原料存储容器、进料泵和进料控制总阀通过管路依次连接，再通过置有进料控制分阀的管路分别与阵列色谱柱各柱的顶端入口相连；
收集部分，包括阵列色谱专用产品收集器和产品存储容器，所述阵列色谱专用产品收集器用于收集从阵列色谱柱各柱中流出的洗脱产品，该阵列色谱专用产品收集器入口与阵列色谱柱各柱底端的置有流量调节阀门的洗脱液出口管路相连；所述产品存储容器通过管路与阵列色谱专用产品收集器出口相连，用于存储收集来的各洗脱产品；
控制部分，包括计算机和控制柜，所述计算机与控制柜相连，所述控制柜与进料控制分阀、阵列色谱专用产品收集器相连，计算机内设阵列色谱控制程序软件，通过控制柜控制各进料控制分阀模拟环形色谱的进料方式依次切换地、周期性地、均匀地对阵列色谱柱各柱进料，并通过控制阵列色谱专用产品收集器对洗脱产品进行收集。
本发明的另一目的在于提供阵列式连续制备色谱系统的使用方法。在本发明提供的阵列式连续制备色谱系统中，溶剂(即洗脱液)通过溶剂输送部分连续均匀地送入分离部分的阵列色谱柱各柱，同时通过控制原料输入部分的进料控制分阀，使待分离的原料液周期性地进入阵列色谱柱各柱，设阵列色谱柱的柱数为n，则对n个柱进行循环进样时，循环周期应等于进样周期和产品收集周期T_p。各柱所分担的进样时间间隔最长为T_p/n。这样，第i柱的进样开始时刻t_s，i为：
t_s，i＝(i-1)T_p/n+(k-1)T_p (i＝1，2，…，n；k＝1，2，…)式中，k为循环数。第i柱的进样结束时刻也就是第(i+1)柱的进样开始时刻。
如果控制好进样管线的流量及每次的进样量，且当n足够大时，就可能使整个系统从外面看起来是连续运行的。阵列色谱柱的柱数n至少为2个，多则不限。很显然，色谱柱的数目越多，色谱带的分布就越接近于环形床。考虑到实际应用，其数量范围可选择为2～100，也可根据需要再多些，优选范围是20～100个。
作为本发明系统的优选方案，原料泵和溶剂泵优选计量泵。控制柜分别与该原料泵和溶剂泵相连，并对它们进行控制。
为完全实现连续化和自动化，操作更简单，可进一步将控制部分的控制柜分别与溶剂控制总阀、进料控制总阀相连，并对它们进行控制。
作为本发明系统的优选方案，还可以在阵列色谱柱各柱洗脱液出口管路中设置流量计，方便监控各柱流量是否保持一致。
进料控制分阀可优选电磁阀，通过计算机程序控制各进料控制分阀在合适的时间对各色谱柱进料，即模拟环形色谱的进料方式依次切换地、周期性地、均匀地对阵列色谱柱各柱进料。
在本发明的系统中，所述流量调节阀门可选手动阀，也可择电动阀，目的是确保各色谱柱的溶剂流量保持一致。另一种可选择地方案是：流量调节阀门是电动阀，流量计是带传感器的流量计，该流量计和流量调节阀门分别与控制柜连接，通过计算机根据流量计的传感信号来控制流量调节阀门，确保各柱流量一致。
附图说明
图1是本发明系统实施例示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。见图1，本发明阵列式连续制备色谱系统的实施例包括：
阵列色谱柱1，由数量为20-100个规格完全相同的色谱柱组成；
溶剂存储容器9、溶剂泵4、溶剂控制总阀41，其中，溶剂存储容器9、溶剂泵4和溶剂控制总阀41通过管路依次连接，再分别通过管路与阵列色谱柱1各柱的顶端入口相连；
原料存储容器10、原料泵3、进料控制总阀31，其中，所述原料存储容器10、原料泵3和进料控制总阀31通过管路依次连接，再分别通过置有进料控制分阀6的管路与阵列色谱柱1各柱的顶端入口相连，该进料控制分阀6是电磁阀；
阵列色谱专用产品收集器2和产品存储容器5，其中，阵列色谱专用产品收集器2的入口连接阵列色谱柱1各柱底端的置有流量调节阀门7和流量计8的洗脱液出口管路，产品存储容器5通过管路与阵列色谱专用产品收集器2的各个出口相连，流量调节阀门7为手动阀；
计算机11、控制柜12，计算机11与控制柜12相连，控制柜12与原料泵3、溶剂泵4、进料控制分阀6及阵列色谱专用产品收集器2相连，计算机11内设阵列色谱控制程序软件，通过控制柜12控制上述各部分模拟环形色谱的进料方式依次切换地、周期性地、均匀地对阵列色谱柱1各柱进料、并收集产品。
该实施例中，所述阵列色谱柱由规格完全相同的30-100个色谱柱组成，各色谱柱的进料由进料控制分阀6进行控制，进料控制分阀6由计算机11根据预先设定的阵列色谱控制程序软件，通过控制柜12进行控制，以确保各色谱柱在合适的时间进样，各色谱柱的溶剂流量保持一致，洗脱产品由阵列色谱专用产品收集器2进行收集，分别送至各产品存储容器5中。
实验：
1.制作一个有32根色谱柱的阵列式制备色谱系统，色谱柱为硅胶H，10～40μm，50mm×300mm，其阵列色谱产品专用收集器的分配盘上有64个液槽，最多可以收集64个产品。
2.银杏内酯A、银杏内酯B和白果内酯三组分混合物的分离：
采用乙酸乙酯/石油醚(体积比＝8∶2)为溶剂(流动相)。用流动相将混合物溶解，作为原料液。启动溶剂泵，用流量调节阀调节各柱的流速均为10ml/min。经单柱试验测得循环周期为256分钟，因此各柱的进样时间间隔为256/32＝8分钟。启动阵列色谱专用产品收集器，产品收集周期设定为256分钟，当分配盘上标号为1的液槽转到位于第一柱的出液管下时，开始计时，并给第一柱进样，第8分钟时切换到第二柱进样，第16分钟时切换到第三柱进样，…，第256分钟时，开始第二轮循环，如此类推。进样的切换完全由计算机来进行控制。
制备完成后，用高效液相色谱法对64个产品收集瓶中的样品进行分析，结果为：20～24号瓶中的产品主要含有银杏内酯A，纯度大于98％；28～38号瓶中的产品主要含有银杏内酯B，纯度大于98％；48～64号瓶中的产品主要含有白果内酯，纯度大于98％；其余各产品收集瓶中的液体主要是溶剂(流动相)。