CN102631795B - 五区模拟移动床色谱分离系统及其分离方法 - Google Patents

Abstract

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，包括I区、II区、III区、IV区和V区。II区、III区与IV区依次连接，而V区与I区连接，但I区与II断开，且IV区与V区断开；其中，I区位于循环液入口和第二个产品出口之间，II区位于第一个洗脱液入口与原料液入口之间，III区位于原料液入口与循环液出口之间，IV区位于循环液出口与第一个产品出口之间，V区则位于第二个洗脱液入口与循环液入口之间。本发明的模拟移动床色谱分离系统能够从多组分混合物中一步分离出中等保留的目标物，从而节约能耗，降低生产成本。

Description

五区模拟移动床色谱分离系统及其分离方法

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及其分离方法。

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(中等保留组分)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。

为了解决上述技术问题，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，包括I区、II区、III区、IV区和V区，其特征在于：所述的II区、III区与IV区依次连接，而V区与I区连接，但I区与II区断开，且IV区与V区断开；其中，I区位于循环液入口与第二产品出口之间，II区位于第一个洗脱液入口与原料液入口之间，III区位于原料液入口与循环液出口之间，IV区位于循环液出口与第一个产品出口之间，V区则位于第二个洗脱液入口与循环液入口之间。

上述的第一个产品出口、第二个产品出口，其中第一、第二是对出口即第一个出口，第二个出口的限定；同理，第一个洗脱液入口、第二个洗脱液入口，其中第一、第二是对入口的限定。

本发明所述的I区、II区、III区、IV区和V区的每个区均由≥1根的色谱柱串联而成。

本发明提供的一种利用上述五区模拟移动长色谱分离系统从多组分混合物中一步分离出中等保留目标组分的分离方法，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III区的流出液分成两部分：一部分流入IV区，另一部分则作为循环液从V区与I区的连接处流入I区；在第一个产品出口收集中等保留的目标组分，而在第二个产品出口收集后杂和前杂。

(2)每隔一定时间，第一个洗脱液入口、第二个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(色谱柱)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V区与I区的连接处流入I区的循环液，可以先浓缩后再流入I区，这样有利于提高I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。

作为优选，原料液为含有三个组分的原料液，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目标组分，而在第二个产品出口收集后杂和前杂。

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，I至IV区组成一个四区模拟移动床，将原料分成两部分：后杂从I区出口流出，前杂和目标物则从循环液出口流出。循环液与V区流出液汇总后流入I区，此时IV区、V区和I区又组成了另外一个没有液相再生区的三区模拟移动床，它将前杂和目标组分分离：目标组分从IV区出口流出，而前杂则从I区出口流出。由上分析，本发明的五区模拟移动床相当于由一个四区模拟移动床和一个三区模拟移动床组合而成，其中的四区模拟移动床由I区至IV区依次构成，而三区模拟移动床则由IV区、V区和I区依次构成。因为这两个模拟移动床共用IV区和I区，故实际上只需五个区，从而，本发明的五区模拟移动床既实现一次分离出目标产物的目的，又能节约时间、能耗和降低生产成本。

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.原料液入口，3.循环液出口，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2、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III区流出液分成两部分：一部分流入IV区，另一部分则经过循环液出口3从V区与I区连接处(循环液入口6)流入I区；在第一个产品出口4收集中等保留的目标组分(辣椒碱)，而在第二个产品出口7收集后杂(二氢辣椒碱和高辣椒碱)和前杂(降二氢辣椒碱)。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IV区出口(第一个产品出口)收集目标组分-辣椒碱，在I区出口(第二个产品出口)则收集后杂和前杂。每隔一定时间，第一洗脱液入口、原料液入口和第二洗脱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70/30)，配制成浓度为30mg/mL的原料液，并将其从原料液入口2以2.0mL/min流量泵入分离系统；配制甲醇/水(体积比70/30)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6.5、5.0、7.0、4.0和3.5mL/min，切换时间设定为6min。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IV区出口可得到纯的目标组分，而在I区出口液中只含有后杂和前杂。

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。

Claims (4)

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，包括I区、II区、III区、IV区和V区，其特征在于：II区、III区与IV区依次连接，而V区与I区连接，但I区与II区断开，且IV区与V区断开；其中，I区位于循环液入口与第二个产品出口之间，II区位于第一个洗脱液入口与原料液入口之间，III区位于原料液入口与循环液出口之间，IV区位于循环液出口与第一个产品出口之间，V区则位于第二个洗脱液入口与循环液入口之间；所述I区、II区、III区、IV区和V区每个区均由≥1根的色谱柱串联而成。

2.一种利用权利要求1所述的五区模拟移动床分离系统分离多组分混合物的方法，其特征在于：分离步骤包括：

（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；将III区的流出液分成两部分：一部分流入IV区，另一部分则作为循环液从V区与I区的连接处流入I区；在第一个产品出口收集中等保留的目标组分，而在第二个产品出口收集后杂和前杂；

（2）每隔一定时间，第一个洗脱液入口、第二个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.根据权利要求2所述的五区模拟移动床分离系统分离多组分混合物的方法，其特征在于：所述步骤（1）中从V区与I区的连接处流入I区的循环液，先浓缩后再流入I区，其中浓缩比即浓缩后体积/浓缩前体积小于0.8。

4.根据权利要求2所述的五区模拟移动床分离系统分离多组分混合物的方法，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目标组分，而在第二个产品出口收集后杂和前杂。