CN104984563A - 一种半制备色谱柱快速填充装置及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于色谱分离技术领域，具体来说，涉及到一种半制备色谱柱快速填充装置及其制备方法。本发明所述半制备色谱柱快速填充装置包括共用的水平振荡台、底板、吸液软管和离心泵以及多个独立的半制备色谱柱单元；所述半制备色谱柱单元包括给料器、振荡器环形夹、振荡器、色谱柱、石英垫片和色谱柱夹持块。与现有技术相比，本发明所述的半制备色谱柱快速填充装置及其制备方法具有以下优点：振荡和吸液环节加快填料填装过程，有效节省试验时间，缩短样品分离周期；多个半制备色谱柱同时工作，加大了色谱处理量；通过振荡频率和时间统一控制多个色谱柱床层紧实度，确保样品分离及纯化效果的稳定性和试验重复性。

Description

一种半制备色谱柱快速填充装置及其制备方法

技术领域

本发明属于色谱分离技术领域，具体来说，涉及到一种半制备色谱柱快速填充装置及其制备方法。

背景技术

色谱分离技术利用不同物质在由固定相和流动相构成的体系中具有不同的分配系数，当两相作相对运动时，这些物质随流动相一起运动，并在两相间进行反复多次的分配，从而使各物质达到分离。在制备及半制备色谱分离过程中，色谱柱都是由实验人员填装，床层紧实过程往往都是利用填料自重沉降或洗脱液冲刷，前者速度过慢，会占据试验过程较大比例的时间，后者一定程度上可以控制床层紧实度，但是由于色谱柱顶端分流不均，在床层顶部经常会出现中间部位低于边缘部位的情况，床层顶部不在一个平面上。吸液过程中，实验室一般采用胶头滴管或洗耳球对吸取色谱柱上端的有机溶剂，效率低下且易沾到皮肤。实验人员在操作过程中每次装柱都会由于随机偶然因素导致床层不会完全一样，在其它试验条件都不变的情况下对样品进行色谱分离或纯化就会得到不同的结果，降低了试验重复性和产品稳定性。针对以上问题，迫切需要一种填装速度快、床层紧实度可统一控制、处理量大的色谱填充装置及方法。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种快捷、方便的半制备色谱柱快速填充装置及其制备方法。

本发明所述的一种半制备色谱柱快速填充装置，所述快速填充装置包括共用的水平振荡台7、底板8、吸液软管9和离心泵10以及多个独立的半制备色谱柱单元；所述半制备色谱柱单元包括给料器1、振荡器环形夹2、振荡器3、色谱柱4、石英垫片5和色谱柱夹持块6；所述给料器1置于所述色谱柱4上方，通过人工控制阀门确定给料量；所述振荡器环形夹2固定在色谱柱4上，将所述振荡器3夹紧，实现竖向振荡功能；所述石英垫片5置于色谱柱4底部，防止填料向下流出；所述色谱柱夹持块6固定在所述水平振荡台7上，将色谱柱4放入其中，实现固定功能；所述吸液软管9一端分出接口连接色谱柱4底部，另一端连接所述离心泵10，实现快速吸液功能。

本发明所述的一种半制备色谱柱快速填充装置，所述色谱柱4均具有相同的结构，其填料首次充装满时应关闭所述给料器1的阀门，经过振荡和吸液后继续打开阀门，周而复始，直至床层不再下降，填装过程完毕。

本发明所述的一种半制备色谱柱快速填充装置，所述振荡器环形夹2为金属材质，附橡胶内衬，将所述振荡器3竖直方向夹持，通过振荡器3的振动，实现填料的竖向振动，达到紧实床层的效果。

本发明所述的一种半制备色谱柱快速填充装置，所述石英垫片5位于色谱柱4底部，防止填料随着洗脱液进入所述吸液软管9。

本发明所述的一种半制备色谱柱快速填充装置，所述色谱柱夹持块6为橡胶材质，固定于所述水平振荡台7上，使色谱柱4保持竖直。

本发明所述的一种半制备色谱柱快速填充装置，所述水平振荡台7位于所述底板8上面，实现水平面内的X和Y方向振动，使床层在同一水平面内保持均匀。

本发明所述的一种半制备色谱柱快速填充装置，所述吸液软管9和所述离心泵10在工作之前要灌泵，所用灌泵液体是色谱柱中的洗脱液。

本发明所述的一种半制备色谱柱快速填充装置的制备方法，所述制备方法的具体步骤为：

1)确定好填料种类和洗脱剂之后，先将所述吸液软管9和离心泵10灌满并且关闭阀门，确保离心泵启动时不会功率过载；2)所述色谱柱4固定在色谱柱夹持块6中，然后将带有振荡器3的振荡器环形夹2通过螺栓夹紧在色谱柱上；3)打开所述给料器1的阀门，直至填料或料浆填满色谱柱4；4)打开振荡器3，色谱柱4随之上下振荡，填料在振荡过程中床层实现了竖直方向的紧实；5)关闭振荡器3，开启震荡平台7，分别在X和Y方向来回振动，填料在振荡过程中实现了水平方向的紧实，此刻床层在色谱柱4的下部，洗脱液位于色谱柱4的上部；6)关闭振荡平台7、开启离心泵10，然后打开离心泵阀门，床层上部的溶液相对快速的从N个色谱柱中被吸出，当液位快接近床层时关闭离心泵阀门；7)重新打开给料器1的阀门，对色谱柱进行补充进样；8)重复步骤1)-7)，直至床层填满色谱柱，填装过程结束。

与现有技术相比，本发明所述的半制备色谱柱快速填充装置及其制备方法具有以下优点：振荡和吸液环节加快填料填装过程，有效节省试验时间，缩短样品分离周期；多个半制备色谱柱同时工作，加大了色谱处理量；通过振荡频率和时间统一控制多个色谱柱床层紧实度，确保样品分离及纯化效果的稳定性和试验重复性。

附图说明

图1：半制备色谱柱快速填充装置结构示意图；图2：四柱式半制备色谱柱快速填充装置结构示意图；图3：红霉素中间体C1柱的分离效果图；图4：红霉素中间体C2柱的分离效果图；图5：传统填充方式下红霉素中间体分离效果图；1-给料器、2-振荡器环形夹、3-振荡器、4-色谱柱、5-石英垫片、6-色谱柱夹持块、7-水平振荡台、8-底板、9-吸液软管、10-离心泵。

具体实施方式

下面结合具体的实施例对本发明所述的半制备色谱柱快速填充装置及其制备方法做进一步说明，但是本发明的保护范围并不限于此。

实施例1

如附图1所示，先逐个打开半制备色谱柱单元中C1至Cn给料器1的阀门，在首次充装满时关闭所述给料器的阀门，经过振荡和吸液后继续打开阀门，周而复始，直至床层不再下降，填装过程完毕。振荡器环形夹2为金属材质，附橡胶内衬，将振荡器3竖直方向夹持，通过振荡器3的振动，实现填料的竖向振动。石英垫片5位于色谱柱4底部，防止填料随着洗脱液进入所述吸液软管9。色谱柱夹持块6为橡胶材质，固定于水平振荡台7上，使色谱柱4保持竖直。水平振荡台7位于底板8上面，实现水平面内的X和Y方向振动，使床层在同一水平面内保持均匀。吸液软管9和离心泵10在工作之前要灌泵，所用灌泵液体是色谱柱中的洗脱液。

上述半制备色谱柱快速填充装置及实施方法，其步骤如下：1)、确定好填料种类和洗脱剂之后，先将吸液软管9和离心泵10灌满并且关闭阀门，确保离心泵启动时不会功率过载；2)、色谱柱4固定在色谱柱夹持块6中，然后将带有振荡器3的振荡器环形夹2通过螺栓夹紧在色谱柱上；3)、打开给料器1的阀门，直至填料或料浆填满色谱柱4；4)、打开振荡器3，色谱柱4随之上下振荡，填料在振荡过程中床层实现了竖直方向的紧实；5)、关闭振荡器3，开启震荡平台7，分别在X和Y方向来回振动，填料在振荡过程中实现了水平方向的紧实，此刻床层在色谱柱4的下部，洗脱液位于色谱柱4的上部；6)、关闭振荡平台7、开启离心泵10，然后打开离心泵阀门，床层上部的溶液相对快速的从n个色谱柱中被吸出，当液位快接近床层时关闭离心泵阀门；7)、重新打开给料器1的阀门，对色谱柱进行补充进样；8)重复步骤1)-7)，直至床层填满色谱柱，填装过程结束。

效果验证

从红霉素中间体产物中提取出达到化学平衡后未能转化的原料。生成红霉素中间体的反应为典型的化学平衡反应，当原料转化率达到80％左右时，产物不再增加，原料继续反应生成副产物，造成了极大地浪费。此时需要对反应程度进行控制，及时的将产物和原料有效分离。红霉素中间体溶剂和洗脱剂为正己烷、乙酸乙酯和三乙胺的混合有机溶剂，填料为400～600目的正相硅胶。

采用图2所示的四柱式半制备色谱柱快速填充装置对目标产物进行提取，为工业化生产提供指导。实施步骤如下：1)、将离心泵10的阀门关闭，用正己烷、乙酸乙酯和三乙胺的混合有机溶剂(下称洗脱剂)灌满离心泵10和吸液软管9，将色谱柱4固定在夹持块6中；2)、将洗脱剂和正相硅胶以体积1:1混合并搅拌成均匀料浆，直到没有气泡和固体结块；3)、将料浆灌满C1～C4，拧紧色谱柱上部端盖，打开振荡器3振荡3分钟，关闭振荡器3，再打开水平振荡台7振荡3分钟，色谱柱4上面三分之一为洗脱剂，下面三分之二为紧实的床层；4)、打开色谱柱4上部端盖，开启离心泵10，打开离心泵阀门，大约30秒后床层上部的洗脱剂被吸出，关闭离心泵阀门和离心泵10；5)、将料浆平稳的加入到色谱柱4中，直至灌满为止，拧紧上部端盖重复3)和4)两个步骤，使整个色谱柱4的床层紧实；5)、在快速填装好的色谱柱中进行红霉素中间体分离，分析效果见图3和图4。

与传统色谱柱填充方式相比较，整个填充过程节约较长时间，且在加大处理量的同时保证了色谱柱相同的床层紧实度，对产品稳定性至关重要。从图3、4、5中可以看出快速填充装置中的色谱柱柱效相对稳定。分离度用下式表示：

$R=\frac{t_{R2}-t_{R1}}{(W_{t2}-W_{t1})/2}$

式中，R为分离度，t_R1和t_R2为两种组分的保留时间，W_t1和W_t2是两个色谱峰的峰底宽。R越大，则代表分离效果越好，R_C1、R_C2、RC分别代表色谱柱C1、C2和传统方式填充的色谱柱分离度。

$R_{C1}=\frac{t_{R2}-t_{R1}}{(W_{t2}-W_{t1})/2}\×100\%=\frac{32-28}{(60-26)-(40-20)}\×100\%=28.6\%$

$R_{C2}=\frac{t_{R2}-t_{R1}}{(W_{t2}-W_{t1})/2}\×100\%=\frac{32-28}{(60-26)-(40-20)}\×100\%=28.6\%$

$R_C=\frac{t_{R2}-t_{R1}}{(W_{t2}-W_{t1})/2}\×100\%=\frac{32-28}{(60-26)-(36-22)}\×100\%=20\%$

由此得出，在出峰时间和浓度几乎不变的基础上，快速填充装置中的分离度较传统填充方式有所提高。

与现有技术相比，本发明所述的半制备色谱柱快速填充装置及其制备方法具有以下优点：振荡和吸液环节加快填料填装过程，有效节省试验时间，缩短样品分离周期；多个半制备色谱柱同时工作，加大了色谱处理量；通过振荡频率和时间统一控制多个色谱柱床层紧实度，确保样品分离及纯化效果的稳定性和试验重复性。

Claims (8)

1.一种半制备色谱柱快速填充装置，其特征在于，所述快速填充装置包括共用的水平振荡台(7)、底板(8)、吸液软管(9)和离心泵(10)以及多个独立的半制备色谱柱单元；所述半制备色谱柱单元包括给料器(1)、振荡器环形夹(2)、振荡器(3)、色谱柱(4)、石英垫片(5)和色谱柱夹持块(6)；所述给料器(1)置于所述色谱柱(4)上方，通过人工控制阀门确定给料量；所述振荡器环形夹(2)固定在色谱柱(4)上，将所述振荡器(3)夹紧，实现竖向振荡功能；所述石英垫片(5)置于色谱柱(4)底部，防止填料向下流出；所述色谱柱夹持块(6)固定在所述水平振荡台(7)上，将色谱柱(4)放入其中，实现固定功能；所述吸液软管(9)一端分出接口连接色谱柱(4)底部，另一端连接所述离心泵(10)，实现快速吸液功能。

2.根据权利要求1所述的半制备色谱柱快速填充装置，其特征在于，所述色谱柱(4)均具有相同的结构，其填料首次充装满时应关闭所述给料器(1)的阀门，经过振荡和吸液后继续打开阀门，周而复始，直至床层不再下降，填装过程完毕。

3.根据权利要求1所述的半制备色谱柱快速填充装置，其特征在于，所述振荡器环形夹(2)为金属材质，附橡胶内衬，将所述振荡器(3)竖直方向夹持，通过振荡器(3)的振动，实现填料的竖向振动，达到紧实床层的效果。

4.根据权利要求1所述的半制备色谱柱快速填充装置，其特征在于，所述石英垫片(5)位于色谱柱(4)底部，防止填料随着洗脱液进入所述吸液软管(9)。

5.根据权利要求1所述的半制备色谱柱快速填充装置，其特征在于，所述色谱柱夹持块(6)为橡胶材质，固定于所述水平振荡台(7)上，使色谱柱(4)保持竖直。

6.根据权利要求1所述的半制备色谱柱快速填充装置，其特征在于，所述水平振荡台(7)位于所述底板(8)上面，实现水平面内的X和Y方向振动，使床层在同一水平面内保持均匀。

7.根据权利要求1所述的半制备色谱柱快速填充装置，其特征在于，所述吸液软管(9)和所述离心泵(10)在工作之前要灌泵，所用灌泵液体是色谱柱中的洗脱液。

8.根据权利要求1所述的半制备色谱柱快速填充装置的制备方法，其特征在于，所述制备方法的具体步骤为：

1)确定好填料种类和洗脱剂之后，先将所述吸液软管(9)和离心泵(10)灌满并且关闭阀门，确保离心泵启动时不会功率过载；2)所述色谱柱(4)固定在色谱柱夹持块(6)中，然后将带有振荡器(3)的振荡器环形夹(2)通过螺栓夹紧在色谱柱上；3)打开所述给料器(1)的阀门，直至填料或料浆填满色谱柱(4)；4)打开振荡器(3)，色谱柱(4)随之上下振荡，填料在振荡过程中床层实现了竖直方向的紧实；5)关闭振荡器(3)，开启震荡平台(7)，分别在X和Y方向来回振动，填料在振荡过程中实现了水平方向的紧实，此刻床层在色谱柱(4)的下部，洗脱液位于色谱柱(4)的上部；6)关闭振荡平台(7)、开启离心泵(10)，然后打开离心泵阀门，床层上部的溶液相对快速的从色谱柱中被吸出，当液位快接近床层时关闭离心泵阀门；7)重新打开给料器(1)的阀门，对色谱柱进行补充进样；8)重复步骤1)-7)，直至床层填满色谱柱，填装过程结束。