CN105784859A

CN105784859A - 一种分离纯化制备色谱仪及用于制备分离纯化的方法

Info

Publication number: CN105784859A
Application number: CN201610121713.2A
Authority: CN
Inventors: 柳仁民; 孙爱玲
Original assignee: Liaocheng University
Current assignee: Liaocheng University
Priority date: 2016-03-04
Filing date: 2016-03-04
Publication date: 2016-07-20
Anticipated expiration: 2036-03-04
Also published as: CN105784859B

Abstract

本发明公开了一种分离纯化制备色谱仪及用于制备分离纯化的方法，通过多个阀的开关组合，使得待分离复杂混合组分经过预分离柱预分离、多捕集柱捕集、多主分离柱分离的分离模式得到高效分离，已分离开的组分通过阀的开关切换在收集器得到收集，不含被分离组分的流动相回到系统循环使用。

Description

一种分离纯化制备色谱仪及用于制备分离纯化的方法

技术领域

本发明涉及一种分离纯化制备色谱仪及用于制备分离纯化的方法，属于仪器设备制造技术领域，是一种色谱分离纯化装置。

背景技术

目前，色谱已发展成为在化学、生命科学制药等领域广泛应用的重要分离技术。制备色谱是指采用色谱技术制备纯物质，即分离、收集一种或多种色谱纯物质。制备色谱中的“制备”这一概念指获得足够量的单一化合物，以满足研究和其它用途。制备色谱的出现，使色谱技术与经济利益建立了联系。制备量大小和成本高低是制备色谱的两个重要指标。其中，气相制备色谱主要用于石油化工产品和挥发性天然产物的色谱纯样品制备。

申请公布号CN 104749309 A（申请号201510145924.5）的中国专利文献公开了一种制备离子色谱仪，包括分析柱，分析柱的出口分两路，第一路与电导检测处理装置连接，第二路与电化学检测处理装置连接；所述电导检测处理装置的一个出口与废液收集装置连接，另一个出口与分析液收集器连接；所述电化学检测处理装置的一个出口与所述废液收集装置连接，另一个出口与所述分析液收集器连接；所述分析液收集器将分析柱内的分析液按照不同类型分别进行收集存储。申请公布号CN 104606921 A（申请号201510028538.8）的中国专利文献公开了一种双柱循环制备高效液相色谱仪及用于制备分离纯化的方法，双柱循环制备高效液相色谱仪由储液器 M、高压泵 P、进样器 S、色谱柱 C1 和 C2、流路切换阀 F1-F8、检测器 D1 和D2、收集切换阀 S1 和 S2、三通切换阀 T、液路管线等组成。公开号 CN 101620211A的文献公开了一种制备液相色谱仪系统和使用该系统的制备分离/提纯方法，从采样溶液中提取目标成分并获得相等地分成等份的粉末形态的成分。峰检测器12检测色谱图上目标成分峰的起始点，其中所述色谱图是根据检测器5所产生的检测信号而生成的。然后，控制器14立即改变阀6以使洗脱液将流向阱柱7A。峰面积处理器13实时计算目标成分的峰面积。当所述计算的面积超过阈值时，控制器14改变阀6以使洗脱液将流向下一个阱柱7B。因此，依次选择阱柱7A至7D以将峰划分成一个或更多个具有相同面积的部分，从而使洗脱液中的目标成分将依次被阱柱7A至7D捕获。接下来，从每个阱柱中洗脱出目标成分，然后对溶剂进行汽化以得到目标成分的粉末。

通常的制备型色谱仪由流动相储存器、高压泵、进样器、色谱柱、检测器、记录仪等组成，分离模式为一维分离。在进行样品分离时，对于复杂样品难以得到理想的分离效果，一维分离所得产品的纯度有时会不理想，需要收集色谱馏分回收流动相后再进行二次进样分离。另外，在进行样品分离时，需要使用大量的洗脱液，这也使得分离成本增加。

发明内容

为解决通常的制备色谱仪一维分离所存在的上述缺陷，本发明提供了一种分离纯化制备色谱仪，通过多个阀的开关组合，使得待分离复杂混合组分经过预分离柱预分离、多捕集柱捕集、多主分离柱分离的分离模式得到高效分离，已分离开的组分通过阀的开关切换在收集器得到收集，不含被分离组分的流动相回到系统循环使用。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种分离纯化制备色谱仪，由预分离系统和主分离系统组成，预分离系统由输送系统1、进样系统Cs、预分离柱C1、检测器D1、阀V（1-12）、捕集柱系统C2（a-f）、检测器D2、背压阀B1组成；主分离系统由输送系统2、阀V（13-32）、捕集柱系统C2（a-f）、分离柱系统C3(I-IV)、检测器D3、组分收集系统S、背压阀B2组成。输送系统1由输送泵P1和输送泵P2组成，输送系统2由输送泵P3和输送泵P4组成。

各部件间的连接关系是：输送系统1的出口与Cs®C1®D1管路连接，D1出口通过阀V（1-6）与捕集柱系统C2（a-f）连接，捕集柱系统出口通过阀V（7-12）与检测器D2 连接，再经过背压阀B1与输送系统1相连，形成输送系统1 ® Cs ® C1® D1®Ｖ（1-6）® C2 （a、b、c、d、e、f）® V（7-12） ® D2 ® B1 ® 输送系统1的连接方式。输送系统2的出口通过阀Ｖ（13-18）与捕集柱C2（a-f）相连，再通过阀V（19-28）分别与分离柱系统C3中的分离柱I、II、III、IV的入口相连，分离柱I、II、III、IV的出口分别通过阀V（29-32）与检测器D3相连，检测器D3出口与组分收集系统中组分收集器相连，组分收集器出口与背压阀B2入口相连，B2出口再与输送系统2相连，形成输送系统2® Ｖ（13-18）® C2（a-f）® V（19-24）® V（25-28）® C3（I-IV）® V（29-32）®D3®组分收集器® B2®输送系统2的相连方式。

所述输送泵P1、P2、P3、P4是能提供稳定压力与流速的恒流泵或恒压泵；所输送流体包括超临界二氧化碳，也包括水、甲醇、乙醇、乙腈、石油醚、己烷、二氯甲烷、乙酸乙酯、氯仿等无机、有机溶剂。

所述进样系统Cs是固定容积的进样阀或进样泵或进样柱。

所述预分离柱、捕集柱、分离柱为玻璃柱、不锈钢柱或PEEK柱；填装的填料是正相色谱填料、反相色谱填料、凝胶填料等，填料的量是分析型、半制备型、制备型等。

所述检测器D1、D2、D3是紫外检测器、荧光检测器、示差折光检测器等流通式检测器；检测器的检测池为耐高压检测池。

所述背压阀B1、B2是能提供稳定系统背压的背压阀，或其它能提供稳定背压的电子阀装置；当流体为超临界流体时使用背压阀，其它流体时不用。

本发明还提出了应用所述制备色谱仪的分离纯化方法：

流体1由输送泵P1输送，流体2由输送泵P2输送，二者汇合混合后经过进样系统Cs，载带Cs中的样品进入预分离柱C1进行预分离，预分离柱C1的流出液进入检测器D1检测，经过阀V（1-6），分别切换到捕集柱系统C2中的各个捕集柱，相应组分被捕集柱捕集，流出液经过阀V（7-13）进入检测器D2，各捕集柱的切换根据检测器D1、D2的信号联合控制，完成混合组分的预分离与组分捕集。此时预分离系统流体流动路线为：输送系统1 ® Cs ® C1® D1®Ｖ（1-6）® C2[Ｖ1® C2 （a）、Ｖ2 ® C2 （b）、Ｖ3® C2（c）、Ｖ4 ® C2（d）、Ｖ5 ® C2（e）、Ｖ6 ® C2（f）] ® V（7-12）® D2 ® B1® 输送系统1。预分离流体组成变化由P1、P2流量比例控制。

被捕集在各捕集柱中的组分由主分离系统分别进行洗脱分离。流体3由输送泵P3输送，流体4由输送泵P4输送，二者汇合混合后经过阀V（13-18）分别将捕集柱系统C2各捕集柱中被捕集组分洗脱进入分离柱系统C3进行分离，流出液经检测器D3检测后，由组分收集系统收集相应馏分，所用流体循环使用。此时主分离系统流体流动路线为：输送系统2 ® V（13-18）[Ｖ13 ® C2（a）、Ｖ14 ® C2（b）、Ｖ15 ® C2（c）、Ｖ16 ® C2（d）、Ｖ17 ® C2（e）、Ｖ18 ® C2（f）]® V（19-24）® V（25-28）® C3（I、II、III、IV）® V（29-32）® D3 ®组分收集器® B2®输送系统2。主分离系统流体组成变化由P3、P4流速或流量比例控制。

本发明一种分离纯化制备色谱仪及用于制备分离纯化的方法，仪器设计简单，具有超强的分离能力，一次上样可以得到多个单体成分；超临界流体洗脱液循环使用，成本低，实用性极强。

除此之外，本发明的突出效果是：

1. 将复杂的样品经过预分离柱分离后由捕集柱捕集，再由主分离系统进行分离，具有超强的分离能力，适宜于复杂样品的分离纯化；

2. 系统设有3个检测器，可以保证组分捕集与收集切换精确控制，改善分离效果；

3. 捕集柱和主分离系统分离柱可以交差组合使用，适用于从非极性到强极性成分的广泛极性范围组分的分离纯化，适用分离样品种类更多；

4. 系统流路切换通过各阀的开关实现，系统设计简单，分离效果好，适用于各类复杂混合物的分离纯化，实用性极强。

附图说明

图1是本发明实施例分离纯化制备色谱仪的结构示意图。

图2是实施例检测器D3输出信号示意图。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明做详细描述，但保护范围不被此限制。

实施例如图1所示，一种分离纯化制备色谱仪及用于制备分离纯化的方法，分离纯化制备色谱仪由流体输送泵P1、P2、P3、P4、进样系统Cs、预分离柱C1、检测器D1、阀V（1-32）、捕集柱系统C2、检测器D2、背压阀B1、分离柱系统C3、检测器D3、组分收集系统S、背压阀B2、流路管线等组成。

流体1经输送泵P1输送，流体2由输送泵P2输送，二者汇合混合后经过进样系统Cs，载带Cs中的样品进入预分离柱C1进行预分离，预分离柱C1的流出液进入检测器D1检测，经过阀V（1-6），分别切换到捕集柱系统C2中的各个捕集柱，相应组分被捕集柱捕集，流出液经过阀V（7-12）进入检测器D2，各捕集柱的切换根据检测器D1、D2的信号联合控制，完成混合组分的预分离与组分捕集。此时预分离系统流体流动路线为：输送系统1 ® Cs ® C1®D1®Ｖ（1-6）® C2（a-f）® V（7-12）® D2 ® B1 ® 输送系统1。预分离系统流体组成变化由P1、P2流量比例控制。

被捕集在各捕集柱中的组分由主分离系统分别进行洗脱分离。流体3经输送泵P3输送，流体4由输送泵P4输送，二者汇合混合后经过阀V（13-18）切换，分别将捕集柱系统C2各捕集柱中被捕集组分洗脱进入分离柱系统C3进行分离，流出液经检测器D3检测后，由组分收集系统收集相应馏分，所用洗脱流体循环使用。此时主分离系统流体流动路线为：输送系统2 ® Ｖ（13-18）® C2（a-f）® V（19-24）® V（25-28）® C3（I-IV）® V（29-32）® D3® 组分收集器® B2®输送系统2。主分离系统流体组成变化由P3、P4流量比例控制。

本发明分离纯化制备色谱仪分离能力强，能完成普通色谱仪难以完成的分离任务，同时由于所用流体循环使用，分离成本低。

按上述连接及操作方式，分离纯化紫花前胡中成分：

按上述连接及操作方式，预分离柱C1用直径25mm，长200mm不锈钢柱，柱中填装10mm二醇基键合硅胶填料，6个捕集柱分别装填C-18、C-8、C-4、苯、CN、氨基、二醇键合硅胶填料，4个分离柱中分别装填C-18、苯、氨基、二醇键合硅胶填料。输送系统泵1输送二氧化碳，泵2输送甲醇，二氧化碳和甲醇采用梯度变化，梯度方式如下：0-60min，二氧化碳流量比例由100%变为70%，甲醇流量比例由0变为30%。根据检测器D1检测信号将洗脱馏分捕集到不同的捕集柱中。输送系统泵3输送二氧化碳，泵4输送乙醇，二氧化碳和乙醇采用梯度变化，梯度方式如下：0-60min，二氧化碳流量比例由100%变为20%，乙醇流量比例由0变为20%，分别将捕集柱中的成分洗脱到分离柱进行分离，检测器D3对分离柱流出液进行检测，根据D3信号对各馏分进行收集，得到各组分。图2为对紫花前胡乙醇提取物进行分离过程中检测器D3记录输出信号，根据信号收集，一次分离可得到17个成分，其纯度经HPLC测定均高于98%。经现代波谱分析确定了其中12个成分的结构，分别是：紫花前胡甙元、紫花前胡素C-IV、紫花前胡素C-I、Pd-D-V、欧前胡精、紫花前胡素、紫花前胡素C、紫花前胡素C-Ⅴ、紫花前胡素C-Ⅱ（Pd-C-Ⅱ）、香柑内酯、紫花前胡素Ⅰ、紫花前胡甙。

最后应说明的是，实施例只是本发明最优的具体实施方式而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种分离纯化制备色谱仪，其特征在于，分离纯化制备色谱仪由预分离系统和主分离系统组成，预分离系统由输送系统1、进样系统Cs、预分离柱C1、检测器D1、阀V（1-12）、捕集柱系统C2（a-f）、检测器D2、背压阀B1组成；主分离系统由输送系统2、阀V（13-32）、捕集柱系统C2（a-f）、分离柱系统C3(I-IV)、检测器D3、组分收集系统S、背压阀B2组成；输送系统1由输送泵P1和输送泵P2组成，输送系统2由输送泵P3和输送泵P4组成；输送系统1的出口与Cs®C1®D1管路连接，D1出口通过阀V（1-6）与捕集柱系统C2（a-f）连接，捕集柱系统出口通过阀V（7-12）与检测器D2 连接，再经过背压阀B1与输送系统1相连，形成输送系统1® Cs®C1® D1®Ｖ（1-6）® C2 （a、b、c、d、e、f）® V（7-12） ®D2® B1® 输送系统1的连接方式；输送系统2的出口通过阀Ｖ（13-18）与捕集柱C2（a-f）相连，再通过阀V（19-28）分别与分离柱系统C3中的分离柱I、II、III、IV的入口相连，分离柱I、II、III、IV的出口分别通过阀V（29-32）与检测器D3相连，检测器D3出口与组分收集系统中组分收集器相连，组分收集器出口与背压阀B2入口相连，B2出口再与输送系统2相连，形成输送系统2®Ｖ（13-18）® C2（a-f）® V（19-24）® V（25-28）® C3（I-IV）® V（29-32）®D3®组分收集器®B2®输送系统2的相连方式。

2.如权利要求1所述的分离纯化制备色谱仪，其特征在于，所述输送泵P1、P2、P3、P4是能提供稳定压力与流速的恒流泵或恒压泵；所输送流体包括超临界二氧化碳，也包括水、甲醇、乙醇、乙腈、石油醚、己烷、二氯甲烷、乙酸乙酯、氯仿等无机、有机溶剂。

3.如权利要求1所述的分离纯化制备色谱仪，其特征在于，所述进样系统Cs是固定容积的进样阀或进样泵或进样柱。

4.如权利要求1所述的分离纯化制备色谱仪，其特征在于，所述预分离柱、捕集柱、分离柱为玻璃柱、不锈钢柱或PEEK柱；填装的填料是正相色谱填料、反相色谱填料、凝胶填料等，填料的量是分析型、半制备型、制备型等。

5.如权利要求1所述的分离纯化制备色谱仪，其特征在于，所述检测器D1、D2、D3是紫外检测器、荧光检测器、示差折光检测器等流通式检测器。

6.如权利要求1所述的分离纯化制备色谱仪，其特征在于，所述检测器的检测池为耐高压检测池。

7.如权利要求1所述的分离纯化制备色谱仪，其特征在于，所述背压阀B1、B2是能提供稳定系统背压的背压阀，或其它能提供稳定背压的电子阀装置；当流体为超临界流体时使用背压阀，其它流体时不用。

8.如权利要求1所述的分离纯化制备色谱仪的制备分离纯化的方法，其特征在于，流体1由输送泵P1输送，流体2由输送泵P2输送，二者汇合混合后经过进样系统Cs，载带Cs中的样品进入预分离柱C1进行预分离，预分离柱C1的流出液进入检测器D1检测，经过阀V（1-6），分别切换到捕集柱系统C2中的各个捕集柱，相应组分被捕集柱捕集，流出液经过阀V（7-13）进入检测器D2，各捕集柱的切换根据检测器D1、D2的信号联合控制，完成混合组分的预分离与组分捕集；此时预分离系统流体流动路线为：输送系统1 ® Cs ® C1® D1®Ｖ（1-6）®C2[Ｖ1 ® C2（a）、Ｖ2 ® C2（b）、Ｖ3 ® C2（c）、Ｖ4 ® C2 （d）、Ｖ5 ® C2（e）、Ｖ6 ®C2（f）] ® V（7-12）®D2® B1® 输送系统1；预分离流体组成变化由P1、P2流量比例控制；被捕集在各捕集柱中的组分由主分离系统分别进行洗脱分离；流体3由输送泵P3输送，流体4由输送泵P4输送，二者汇合混合后经过阀V（13-18）分别将捕集柱系统C2各捕集柱中被捕集组分洗脱进入分离柱系统C3进行分离，流出液经检测器D3检测后，由组分收集系统收集相应馏分，所用流体循环使用；此时主分离系统流体流动路线为：输送系统2 ® V（13-18）[Ｖ13 ® C2（a）、Ｖ14 ® C2（b）、Ｖ15 ® C2（c）、Ｖ16 ® C2 （d）、Ｖ17 ® C2（e）、Ｖ18® C2（f）]® V（19-24）® V（25-28）® C3（I、II、III、IV）® V（29-32）® D3 ® 组分收集器® B2®输送系统2；主分离系统流体组成变化由P3、P4流速或流量比例控制。