五区模拟移动床色谱分离系统.pdf

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摘要
申请专利号:

CN201010255873.9

申请日:

2010.08.13

公开号:

CN101961564A

公开日:

2011.02.02

当前法律状态:

终止

有效性:

无权

法律详情:

未缴年费专利权终止IPC(主分类):B01D 15/08申请日:20100813授权公告日:20120704终止日期:20140813|||授权|||实质审查的生效IPC(主分类):B01D 15/08申请日:20100813|||公开

IPC分类号:

B01D15/08

主分类号:

B01D15/08

申请人:

浙江大学宁波理工学院

发明人:

危凤; 陈明杰

地址:

315100 浙江省宁波市鄞州区高教园区钱湖南路1号

优先权:

专利代理机构:

宁波市鄞州甬致专利代理事务所 33228

代理人:

代忠炯

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内容摘要

本发明公开一种五区模拟移动床色谱分离系统,以色谱柱为操作单元,由I区、II区、III区、IV区和V区组成,I区、II区与III区依次连接,而IV区与V区连接,但I区与V断开,且III区与IV区断开;其中,I区位于第一个洗脱液入口与循环液出口之间,II区位于循环液出口与原料液入口之间,III区位于原料液入口与第一个产品出口之间,IV区位于第二个洗脱液入口与循环液入口之间,V区则位于循环液入口与第二个产品出口之间。本发明的模拟移动床色谱分离系统能够实现从多组分混合物中一步分离出中等保留的目标物的目的,从而节约能耗,降低生产成本。

权利要求书

1: 一种五区模拟移动床色谱分离系统, 以色谱柱为操作单元, 由 I 区、 II 区、 III 区、 IV 区和 V 区组成, 其特征在于 : I 区、 II 区与 III 区依次连接, 而 IV 区与 V 区连接, 但 I 区与 V 区断开, 且 III 区与 IV 区断开 ; 其中, I 区位于第一个洗脱液入口与循环液出口之间, II 区 位于循环液出口与原料液入口之间, III 区位于原料液入口与第一个产品出口之间, IV 区 位于第二个洗脱液入口与循环液入口之间, V 区则位于循环液入口与第二个产品出口之间。
2: 根据权利要求 1 所述的五区模拟移动床分离系统, 其特征在于 : 所述 I 区、 II 区、 III 区、 IV 区和 V 区每个区由≥ 1 根的色谱柱串联而成。
3: 根据权利要求 1 或 2 所述的五区模拟移动床分离系统, 其特征在于 : 原料液、 洗脱液 1 和洗脱液 2 分别从原料液入口、 第一个洗脱液入口和第二个洗脱液入口流入分离系统, 并 将 I 区流出液分成两部分 : 一部分流入 II 区, 另一部分则作为循环液从 IV 区与 V 区的连接 处流入 V 区。
4: 根据权利要求 3 所述的五区模拟移动床分离系统, 其特征在于 : 所述的作为循环液 从 IV 区与 V 区的连接处流入 V 区的循环液先经过浓缩后再流入 V 区, 其中循环液的浓缩比 即浓缩后体积 / 浓缩前体积小于 0.8。
5: 根据权利要求 3 所述的五区模拟移动床分离系统, 其特征在于 : 原料液含有三个组 分, 按照其出峰顺序, 依次为前杂、 目标组分和后杂, 其中在第一个产品出口收集前杂和后 杂, 而在第二个产品出口收集目标组分。

说明书


五区模拟移动床色谱分离系统

    技术领域 本发明涉及一种五区模拟移动床, 用于从三组分或三组分以上的混合物中一步分 离出中等保留的目标组分, 具体涉及一种五区模拟移动床色谱分离系统。
     背景技术 模拟移动床 (SMB) 是一种连续的色谱分离技术。它将多根色谱柱首尾相接, 沿液 相流动方向周期性切换物料进出口位置, 实现液固两相之间的 “模拟” 逆流移动, 以增加液 固两相间的传质推动力, 从根本上提高了色谱分离效率。SMB 最初主要应用于石化领域的 C8 分离和食品工业的糖类分离。 因 SMB 最适于分离双组分, 故在上世纪 90 年代被成功地引 入到手性药物分离领域, 获得广泛关注, SMB 在双组分分离方面的原理与工艺优化等已被研 究得十分深入和透彻。
     但在有些场合, 原料中除目标组分外, 还含两个或以上其他组分, 按照各个组分在 色谱柱上的出峰顺序, 可将先于目标组分出峰的杂质称为前杂, 而晚于目标组分出峰的杂 质则称为后杂。这种情况在天然产物分离纯化领域尤为常见, 此时显然无法用常规 SMB 经 一步分离获得目标组分。例如林炳昌教授研究组在用 SMB 纯化槲皮素时, 就遇到这一问题, 为此他们先后用到两步 SMB 分离 : 先用一步 SMB 分离除去前杂 ( 即弱保留组分 ), 得到槲皮 素和后杂 ( 即强保留组分 ) 的混合物, 然后再进行第二步 SMB 分离得到中等保留强度的目 标组分 ---- 槲皮素。这种策略应用起来不是很方便, 必须等第一步分离完成后方可进行第 二步分离, 一方面增加溶剂和仪器的消耗, 另一方面增加了生产成本、 步骤繁琐, 有必要采 取一些更为合理的方案以解决上述问题。
     发明内容
     本发明针对现有技术的上述不足, 提供一种五区模拟移动床色谱分离系统, 从而 实现从多组分混合物中一步分离出中等保留的目标组分的目的。
     本发明的技术方案是这样实现的 : 一种五区模拟移动床色谱分离系统, 以色谱柱 为操作单元, 由 I 区、 II 区、 III 区、 IV 区和 V 区组成, 其特征在于 : I 区、 II 区与 III 区依 次连接, 而 IV 区与 V 区连接, 但 I 区与 V 区断开, III 区与 IV 区断开 ; 其中, I 区位于第一 个洗脱液入口与循环液出口之间, II 区位于循环液出口与原料液入口之间, III 区位于原 料液入口与第一个产品出口之间, IV 区位于第二个洗脱液入口与循环液入口之间, V 区则 位于循环液入口与第二个产品出口之间。
     本发明所述的 I 区、 II 区、 III 区、 IV 区和 V 区的每个区由≥ 1 根的色谱柱串联而 成。
     本发明提供的一种用于从多组分混合物中一步分离出中等保留目标组分的五区 模拟移动床色谱分离方法包括下述步骤 :
     (1) 同时在原料液入口、 第一个洗脱液入口和第二个洗脱液入口分别用泵加入原 料液、 洗脱液 1 和洗脱液 2( 根据实际分离体系, 洗脱液 1 和洗脱液 2 的组成可以相同, 亦可不同 ) ; 将 I 区的流出液分成两部分 : 一部分流入 II 区, 另一部分则作为循环液从 IV 区与 V 区的连接处流入 V 区 ; 在第一个产品出口收集前杂和后杂, 而在第二产品出口收集中等保 留的目标组分 ( 或称目标组分, 以下同 )。
     (2) 每隔一定时间, 洗脱液入口和原料液入口均沿液体流动方向切换至下一根柱 子入口, 而第一个产品出口和第二个产品出口沿液体流动方向移动至下一根柱子出口。
     作为优选, 上述步骤 1 中作为循环液从 IV 区与 V 区的连接处流入 V 区的循环液, 可 以先浓缩后再流入 V 区, 这样有利于提高 V 区出口液中目标组分的浓度。其中浓缩比 ( 浓 缩后体积 / 浓缩前体积 ) 小于 0.8。
     本发明的优点和有益效果 :
     从附图可得, 本发明的五区模拟移动床色谱分离系统中, 依次连接的 I 区、 II 区和 III 区相对于相互连接的 IV 区与 V 区是独立的, 其实际上组成了一种省略液相再生区的三 区模拟移动床, 它将原料分成两部分, 其中前杂从 III 区出口流出, 而后杂和目标组分则从 循环液出口流出, 并与 IV 区流出液汇总后流入 V 区。此时, III 区、 IV 区和 V 区又组成了另 外一个也没有液相再生区的三区模拟移动床, 它将后杂和目标组分分离开来, 其中目标组 分从 V 区流出, 而后杂则从 III 区流出, 从而, 本发明的五区模拟移动床实现了一次分离出 目标产物的目的, 节约了时间、 能耗, 降低了生产成本。 附图说明 附图为本发明的五区模拟移动床色谱分离系统结构示意图。
     如图所示 : 1. 第一个洗脱液入口, 2. 循环液出口, 3. 原料液入口, 4. 第一个产品出 口, 5. 第二个洗脱液入口, 6. 循环液入口, 7. 第二个产品出口。
     具体实施方式
     下面以辣椒总碱的分离作为例子, 详细说明本发明的技术方案。辣椒总碱原料购 自郑州贝拜欧生物技术有限公司。在反相硅胶柱上, 辣椒总碱中各个组分的出峰顺序依次 为降二氢辣椒碱、 辣椒碱、 二氢辣椒碱和高二氢辣椒碱。其中目标组分为辣椒碱, 前杂为降 二氢辣椒碱, 后杂为二氢辣椒碱和高辣椒碱。用五区模拟移动床从辣椒总碱中一步分离出 辣椒碱。
     1. 五区模拟移动床色谱分离系统
     五区模拟移动床色谱分离系统包括进料泵、 第一个和第二个洗脱液泵、 循环液泵、 旋转阀和色谱柱。如附图所示, 同时在原料液入口 3、 第一个洗脱液入口 1 和第二个洗脱液 入口 5 分别用泵加入原料液、 洗脱液 1 和洗脱液 2( 此处的洗脱液 1 和 2 为配比和组成相同 的溶液 ) ; 将 I 区流出液分成两部分, 一部分流入 II 区, 另一部分则经过循环液出口 2 从 IV 区与 V 区连接处 ( 循环液入口 6) 流入 V 区 ; 在第一个产品出口 4 收集前杂 ( 降二氢辣椒 碱 ) 和后杂 ( 二氢辣椒碱和高辣椒碱 ), 而在第二个产品出口 7 收集中等保留的目标组分 ( 辣椒碱 )。操作温度 30℃。
     2. 分离步骤
     分别配制原料液、 洗脱液。同时将原料液、 两股洗脱液分别从原料液入口、 第一个 洗脱液入口和第二个洗脱液入口泵入分离系统。在 V 区出口 ( 第二个产品出口 ) 收集目标组分 - 辣椒碱, 在 III 区出口 ( 第一个产品出口 ) 则收集前杂和后杂。每隔一定时间, 洗脱 液入口和原料液入口均沿液体流动方向切换至下一根柱子入口, 而第一个产品出口和第二 个产品出口沿液体流动方向移动至下一根柱子出口。
     3. 成品检验
     流动相 : 甲醇 / 水 ( 体积比 70/30)
     流速 : 0.5mL/min
     泵: KnauerK501 泵
     色谱柱 : Agilent TC-C18, 4.6×150mm, 5μm
     检测器 : Knauer K2501 检测器
     检测波长 : 280nm
     柱温 : 30℃
     在上述色谱条件下, 将辣椒总碱溶液注入色谱柱, 各个组分的洗脱顺序依次为降 二氢辣椒碱、 辣椒碱、 二氢辣椒碱和高辣椒碱。
     下面通过具体实施例对本发明给予进一步说明。
     实施例中, 模拟移动床为德国 Knauer 公司产 CSP9116。但该模拟移动床为传统的 4 区模拟移动床, 故需将该模拟移动床进行如图 1 的改进。色谱柱 : 2×10cm, 填料为日本富 士公司产 C18 硅胶, 粒径 20 ~ 45μm, 共 8 根, 其中 I 区、 II 区和 IV 区各安排 2 根柱子, 而 III 区和 V 区则各安排 1 根。辣椒总碱原料溶于甲醇 / 水 ( 体积比 65/35), 制成浓度 20mg/ mL 的原料液, 并将其从原料液入口 3 以 1.4mL/min 流量泵入分离系统 ; 配制甲醇 / 水 ( 体 积比 65//35) 溶液, 作为洗脱液分别从第一个洗脱液入口 1 和第二个洗脱液入口 5 泵入分 离系统。I 至 V 区流量分别设定为 9.0、 4.5、 5.9、 3.9 和 6.5mL/min, 切换时间设定为 10min。 分别用高效液相色谱检测 III 区出口液和 V 区出口液, 结果表明辣椒碱目标组分已与前杂 和后杂获得完全分离, 从 V 区出口可得到纯的目标组分, 而在 III 区出口液中只含有前杂和 后杂。
     以上实施例是对专利的说明和进一步解释, 而不是对本发明的限制, 在本发明的 精神和权利保护范围内所做的任何修改, 都落入本发明的保护范围。

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资源描述

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1、10申请公布号CN101961564A43申请公布日20110202CN101961564ACN101961564A21申请号201010255873922申请日20100813B01D15/0820060171申请人浙江大学宁波理工学院地址315100浙江省宁波市鄞州区高教园区钱湖南路1号72发明人危凤陈明杰74专利代理机构宁波市鄞州甬致专利代理事务所33228代理人代忠炯54发明名称五区模拟移动床色谱分离系统57摘要本发明公开一种五区模拟移动床色谱分离系统,以色谱柱为操作单元,由I区、II区、III区、IV区和V区组成,I区、II区与III区依次连接,而IV区与V区连接,但I区与V断开,且。

2、III区与IV区断开;其中,I区位于第一个洗脱液入口与循环液出口之间,II区位于循环液出口与原料液入口之间,III区位于原料液入口与第一个产品出口之间,IV区位于第二个洗脱液入口与循环液入口之间,V区则位于循环液入口与第二个产品出口之间。本发明的模拟移动床色谱分离系统能够实现从多组分混合物中一步分离出中等保留的目标物的目的,从而节约能耗,降低生产成本。51INTCL19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书3页附图1页CN101961565A1/1页21一种五区模拟移动床色谱分离系统,以色谱柱为操作单元,由I区、II区、III区、IV区和V区组成,其特征在于I区、II。

3、区与III区依次连接,而IV区与V区连接,但I区与V区断开,且III区与IV区断开;其中,I区位于第一个洗脱液入口与循环液出口之间,II区位于循环液出口与原料液入口之间,III区位于原料液入口与第一个产品出口之间,IV区位于第二个洗脱液入口与循环液入口之间,V区则位于循环液入口与第二个产品出口之间。2根据权利要求1所述的五区模拟移动床分离系统,其特征在于所述I区、II区、III区、IV区和V区每个区由1根的色谱柱串联而成。3根据权利要求1或2所述的五区模拟移动床分离系统,其特征在于原料液、洗脱液1和洗脱液2分别从原料液入口、第一个洗脱液入口和第二个洗脱液入口流入分离系统,并将I区流出液分成两部。

4、分一部分流入II区,另一部分则作为循环液从IV区与V区的连接处流入V区。4根据权利要求3所述的五区模拟移动床分离系统,其特征在于所述的作为循环液从IV区与V区的连接处流入V区的循环液先经过浓缩后再流入V区,其中循环液的浓缩比即浓缩后体积/浓缩前体积小于08。5根据权利要求3所述的五区模拟移动床分离系统,其特征在于原料液含有三个组分,按照其出峰顺序,依次为前杂、目标组分和后杂,其中在第一个产品出口收集前杂和后杂,而在第二个产品出口收集目标组分。权利要求书CN101961564ACN101961565A1/3页3五区模拟移动床色谱分离系统技术领域0001本发明涉及一种五区模拟移动床,用于从三组分或。

5、三组分以上的混合物中一步分离出中等保留的目标组分,具体涉及一种五区模拟移动床色谱分离系统。背景技术0002模拟移动床SMB是一种连续的色谱分离技术。它将多根色谱柱首尾相接,沿液相流动方向周期性切换物料进出口位置,实现液固两相之间的“模拟”逆流移动,以增加液固两相间的传质推动力,从根本上提高了色谱分离效率。SMB最初主要应用于石化领域的C8分离和食品工业的糖类分离。因SMB最适于分离双组分,故在上世纪90年代被成功地引入到手性药物分离领域,获得广泛关注,SMB在双组分分离方面的原理与工艺优化等已被研究得十分深入和透彻。0003但在有些场合,原料中除目标组分外,还含两个或以上其他组分,按照各个组分。

6、在色谱柱上的出峰顺序,可将先于目标组分出峰的杂质称为前杂,而晚于目标组分出峰的杂质则称为后杂。这种情况在天然产物分离纯化领域尤为常见,此时显然无法用常规SMB经一步分离获得目标组分。例如林炳昌教授研究组在用SMB纯化槲皮素时,就遇到这一问题,为此他们先后用到两步SMB分离先用一步SMB分离除去前杂即弱保留组分,得到槲皮素和后杂即强保留组分的混合物,然后再进行第二步SMB分离得到中等保留强度的目标组分槲皮素。这种策略应用起来不是很方便,必须等第一步分离完成后方可进行第二步分离,一方面增加溶剂和仪器的消耗,另一方面增加了生产成本、步骤繁琐,有必要采取一些更为合理的方案以解决上述问题。发明内容000。

7、4本发明针对现有技术的上述不足,提供一种五区模拟移动床色谱分离系统,从而实现从多组分混合物中一步分离出中等保留的目标组分的目的。0005本发明的技术方案是这样实现的一种五区模拟移动床色谱分离系统,以色谱柱为操作单元,由I区、II区、III区、IV区和V区组成,其特征在于I区、II区与III区依次连接,而IV区与V区连接,但I区与V区断开,III区与IV区断开;其中,I区位于第一个洗脱液入口与循环液出口之间,II区位于循环液出口与原料液入口之间,III区位于原料液入口与第一个产品出口之间,IV区位于第二个洗脱液入口与循环液入口之间,V区则位于循环液入口与第二个产品出口之间。0006本发明所述的I。

8、区、II区、III区、IV区和V区的每个区由1根的色谱柱串联而成。0007本发明提供的一种用于从多组分混合物中一步分离出中等保留目标组分的五区模拟移动床色谱分离方法包括下述步骤00081同时在原料液入口、第一个洗脱液入口和第二个洗脱液入口分别用泵加入原料液、洗脱液1和洗脱液2根据实际分离体系,洗脱液1和洗脱液2的组成可以相同,亦可说明书CN101961564ACN101961565A2/3页4不同;将I区的流出液分成两部分一部分流入II区,另一部分则作为循环液从IV区与V区的连接处流入V区;在第一个产品出口收集前杂和后杂,而在第二产品出口收集中等保留的目标组分或称目标组分,以下同。00092每。

9、隔一定时间,洗脱液入口和原料液入口均沿液体流动方向切换至下一根柱子入口,而第一个产品出口和第二个产品出口沿液体流动方向移动至下一根柱子出口。0010作为优选,上述步骤1中作为循环液从IV区与V区的连接处流入V区的循环液,可以先浓缩后再流入V区,这样有利于提高V区出口液中目标组分的浓度。其中浓缩比浓缩后体积/浓缩前体积小于08。0011本发明的优点和有益效果0012从附图可得,本发明的五区模拟移动床色谱分离系统中,依次连接的I区、II区和III区相对于相互连接的IV区与V区是独立的,其实际上组成了一种省略液相再生区的三区模拟移动床,它将原料分成两部分,其中前杂从III区出口流出,而后杂和目标组分。

10、则从循环液出口流出,并与IV区流出液汇总后流入V区。此时,III区、IV区和V区又组成了另外一个也没有液相再生区的三区模拟移动床,它将后杂和目标组分分离开来,其中目标组分从V区流出,而后杂则从III区流出,从而,本发明的五区模拟移动床实现了一次分离出目标产物的目的,节约了时间、能耗,降低了生产成本。附图说明0013附图为本发明的五区模拟移动床色谱分离系统结构示意图。0014如图所示1第一个洗脱液入口,2循环液出口,3原料液入口,4第一个产品出口,5第二个洗脱液入口,6循环液入口,7第二个产品出口。具体实施方式0015下面以辣椒总碱的分离作为例子,详细说明本发明的技术方案。辣椒总碱原料购自郑州贝。

11、拜欧生物技术有限公司。在反相硅胶柱上,辣椒总碱中各个组分的出峰顺序依次为降二氢辣椒碱、辣椒碱、二氢辣椒碱和高二氢辣椒碱。其中目标组分为辣椒碱,前杂为降二氢辣椒碱,后杂为二氢辣椒碱和高辣椒碱。用五区模拟移动床从辣椒总碱中一步分离出辣椒碱。00161五区模拟移动床色谱分离系统0017五区模拟移动床色谱分离系统包括进料泵、第一个和第二个洗脱液泵、循环液泵、旋转阀和色谱柱。如附图所示,同时在原料液入口3、第一个洗脱液入口1和第二个洗脱液入口5分别用泵加入原料液、洗脱液1和洗脱液2此处的洗脱液1和2为配比和组成相同的溶液;将I区流出液分成两部分,一部分流入II区,另一部分则经过循环液出口2从IV区与V区。

12、连接处循环液入口6流入V区;在第一个产品出口4收集前杂降二氢辣椒碱和后杂二氢辣椒碱和高辣椒碱,而在第二个产品出口7收集中等保留的目标组分辣椒碱。操作温度30。00182分离步骤0019分别配制原料液、洗脱液。同时将原料液、两股洗脱液分别从原料液入口、第一个洗脱液入口和第二个洗脱液入口泵入分离系统。在V区出口第二个产品出口收集目标说明书CN101961564ACN101961565A3/3页5组分辣椒碱,在III区出口第一个产品出口则收集前杂和后杂。每隔一定时间,洗脱液入口和原料液入口均沿液体流动方向切换至下一根柱子入口,而第一个产品出口和第二个产品出口沿液体流动方向移动至下一根柱子出口。002。

13、03成品检验0021流动相甲醇/水体积比70/300022流速05ML/MIN0023泵KNAUERK501泵0024色谱柱AGILENTTCC18,46150MM,5M0025检测器KNAUERK2501检测器0026检测波长280NM0027柱温300028在上述色谱条件下,将辣椒总碱溶液注入色谱柱,各个组分的洗脱顺序依次为降二氢辣椒碱、辣椒碱、二氢辣椒碱和高辣椒碱。0029下面通过具体实施例对本发明给予进一步说明。0030实施例中,模拟移动床为德国KNAUER公司产CSP9116。但该模拟移动床为传统的4区模拟移动床,故需将该模拟移动床进行如图1的改进。色谱柱210CM,填料为日本富士公。

14、司产C18硅胶,粒径2045M,共8根,其中I区、II区和IV区各安排2根柱子,而III区和V区则各安排1根。辣椒总碱原料溶于甲醇/水体积比65/35,制成浓度20MG/ML的原料液,并将其从原料液入口3以14ML/MIN流量泵入分离系统;配制甲醇/水体积比65/35溶液,作为洗脱液分别从第一个洗脱液入口1和第二个洗脱液入口5泵入分离系统。I至V区流量分别设定为90、45、59、39和65ML/MIN,切换时间设定为10MIN。分别用高效液相色谱检测III区出口液和V区出口液,结果表明辣椒碱目标组分已与前杂和后杂获得完全分离,从V区出口可得到纯的目标组分,而在III区出口液中只含有前杂和后杂。0031以上实施例是对专利的说明和进一步解释,而不是对本发明的限制,在本发明的精神和权利保护范围内所做的任何修改,都落入本发明的保护范围。说明书CN101961564ACN101961565A1/1页6说明书附图CN101961564A。

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