CN108101936A - 一种磷酰胆碱氯化钙的除钙方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种磷酰胆碱氯化钙的除钙方法，其特征在于包括以下步骤：A、将磷酰胆碱氯化钙溶解于水溶液中，得磷酰胆碱氯化钙水溶液；B、使用钾型阳离子交换树脂装填阳离子交换树脂柱；C、在‑10‑100℃下，让步骤A中的磷酰胆碱氯化钙水溶液流过步骤B中的阳离子交换树脂柱；D、检测钙离子浓度，若超过预定值，则重复步骤C。本发明的目的是为了克服现有技术中的不足之处，提供一种工艺简单，脱钙效果好，时间快的磷酰胆碱氯化钙的除钙方法。
Description
技术领域
本发明涉及一种磷酰胆碱氯化钙的除钙方法。
背景技术
甘油磷酯酰胆碱，简称GPC，是磷脂家族中的一员。对细胞膜的健康有着重要作用。甘油磷脂酰胆碱在母乳中含量非常丰富。它能修复受损大脑功能，提高健康人的大脑功能并且使衰老的大脑重新焕发活力。可以作为保健品，促进大脑中乙酰胆碱和磷脂酰胆碱的生物合成，提高人的记忆能力和认知能力，也能有效治疗老年痴呆类疾病如阿尔茨海默病，被医药界称为“大脑的防衰老营养素”。
由于甘油磷酯酰胆碱在食物中含量都比较少，直接从天然产物中提取比较困难。一般需要采用半合成或者合成方法来生产甘油磷脂酰胆碱。半合成法使用大豆等食物来源中提取的磷酯酰胆碱为原料，选择性水解掉磷酯酰胆碱分子上的脂肪酸基团，得到甘油磷酯酰胆碱。化学合成方法则使用磷酰胆碱等原料与氯代甘油，或者(S)－苄基缩水甘油醚，D－亚异丙基甘油对甲苯磺酸酯等经过缩合反应来制备甘油磷酯酰胆碱。
根据目前原料供应的现状，在合成法生产甘油磷酯酰胆碱一般采用磷酰胆碱氯化钙与氯代甘油为起始原料，通过缩合反应来生产甘油磷酯酰胆碱。反应的溶剂可以使乙醇、二氧六环、二乙二醇二甲醚等醇类、醚类等各种溶剂。
这一工艺中，直接采用磷酰胆碱的氯化钙盐作为原料参与反应，由于钙盐与溶剂很容易形成粘稠的含钙溶剂复合物，这一复合物一般在溶剂中很难溶解，从溶剂中析出形成一高粘度的液体相，这一相会溶解或或吸附大量的磷酰胆碱，导致磷酰胆碱脱离反应溶液主体，从而造成反应速率大大降低，反应的转化率和也随之收率降低。
这就必须设法将磷酰胆碱氯化钙中的钙离子除去，转变成为相应的钾盐钠盐等易溶于溶剂中的磷酰胆碱衍生的盐。除去钙离子最常用的方法是使用碳酸钾、碳酸钠等碳酸盐类，使磷酰胆碱氯化钙中的钙离子与碳酸根离子形成碳酸钙从溶液里沉淀下来，过滤从反应体系内除去。
现有办法的主要缺点，一是除钙离子不够彻底，会有一定量的钙离子残留，一定程度上会影响缩合反应的速度和转化率；二是反应过程中如果加入的碳酸钾量过大，会造成氯代甘油水解，变成甘油或者缩水甘油，甘油或者缩水甘油从反应体系内清除手续比较麻烦，从而给反应后处理造成一定的困难；三是反应中的碳酸钙需要通过过滤从溶液中除去。这一过程需要耗较多的时间。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术中的不足之处，提供一种工艺简单，脱钙效果好，时间快的磷酰胆碱氯化钙的除钙方法。
一种磷酰胆碱氯化钙的除钙方法，其特征在于包括以下步骤：
A、将磷酰胆碱氯化钙溶解于水溶液中，得磷酰胆碱氯化钙水溶液；
B、使用钾型阳离子交换树脂装填阳离子交换树脂柱；
C、在-10-100℃下，让步骤A中的磷酰胆碱氯化钙水溶液流过步骤B中的阳离子交换树脂柱；
D、检测钙离子浓度，若超过预定值，则重复步骤C。
如上所述的一种磷酰胆碱氯化钙的除钙方法，其特征在于步骤A中水与磷酰胆碱氯化钙的质量比为3-200:1。
如上所述的一种磷酰胆碱氯化钙的除钙方法，其特征在于所述水与磷酰胆碱氯化钙的质量比为4-15:1。
如上所述的一种磷酰胆碱氯化钙的除钙方法，其特征在于步骤B中钾型阳离子交换树脂为钾型D001阳离子交换树脂、钾型D101阳离子交换树脂、钾型D113阳离子交换树脂，钾型D152阳离子交换树脂中的一种或两种以上的混合物。
如上所述的一种磷酰胆碱氯化钙的除钙方法，其特征在于所述钾型阳离子交换树脂的用量为理论用量的1-100倍。
如上所述的一种磷酰胆碱氯化钙的除钙方法，其特征在于所述钾型阳离子交换树脂的用量为理论用量的1.5倍。
如上所述的一种磷酰胆碱氯化钙的除钙方法，其特征在于所述步骤B中采用多根阳离子交换树脂柱串联。
如上所述的一种磷酰胆碱氯化钙的除钙方法，其特征在于在阳离子交换树脂柱内设有加压装置，阳离子交换树脂柱内的压力为1.2-1.5Kg。
如上所述的一种磷酰胆碱氯化钙的除钙方法，其特征在于步骤C中磷酰胆碱氯化钙水溶液在阳离子交换树脂柱内的线速度小于4米/小时。
如上所述的一种磷酰胆碱氯化钙的除钙方法，其特征在于所述磷酰胆碱氯化钙水溶液在阳离子交换树脂柱内的线速度为0.5～4米/小时。
本发明使用离子交换方法来实现磷酰胆碱氯化钙的脱钙目的。
首先将磷酰胆碱氯化钙溶解于水溶液中，溶解用水的量，为磷酰胆碱氯化钙质量的3倍到200倍，一般是4到15倍，在此范围内可以取得较佳的生产效率和除钙效果的统一。
离子交换过程采用离子交换柱流程。先使用钾型阳离子交换树脂装填一根阳离子交换树脂柱。然后在一定的温度下，让磷酰胆碱氯化钙的水溶液流过阳离子交换树脂柱的柱床，在离子交换柱上发生钙钾离子交换反应，钙离子被吸附在树脂柱上，磷酰胆碱钾盐则随水溶液留下。
离子交换树脂柱采用钾型阳离子交换树脂。(优先选用钾型D001阳离子交换树脂，同样可以选择钾型D101阳离子交换树脂，或者钾型D113阳离子交换树脂，钾型D152阳离子交换树脂以及其他钾型阳离子交换树脂也可以实现通过样的目的。)
钾型阳离子交换树脂的用量，为理论用量的1倍到100倍，【树脂的理论用量V(m3)可以用投入磷酰胆碱氯化钙的mol数N(mol)除以树脂的交换容量E(mol/m3)得到，钾型阳离子交换树脂的交换容量可以从生产厂家提供的数据获得，也可以使用国标方法进行实测】，为保证脱钙盐的效果，优先选择的是理论用量的1.5倍以上。
为保证脱钙盐的效果，可以使用多跟离子交换树脂柱串联，也可以在一根离子交换柱内装填大大超过理论需要量的钾型阳离子交换树脂，这根树脂柱可以多次使用，直到失去交换能力再进行活化或者重新装填。(对交换后的水溶液进行监控，测定水溶液中的钙离子，钙离子超标即表明离子交换柱已经失效，需要重新装填)
离子交换柱可以使用加压装置压实，也可以不压实。优先选择将交换树脂层使用弹簧或者丝杠加压装置，加到1.2到1.5Kg的压力。离子交换树脂柱，可以垂直安装也可以水平安装，同样可以倾斜安装。优先选择垂直安装。
交换过程是将磷酰胆碱的水溶液缓慢流过离子交换树脂床层。水溶液流动的方向可以从床层的下方流向床层的上方也可以从床层的上方流向床层的下方。
离子交换过程的温度控制范围，可以在-10℃到100℃之间，优先选择0℃到30℃之间为最佳工艺条件，温度的控制可以通过对进入离子交换柱的水溶液进行预先调温，同时在离子交换柱体上架设温度控制设施(柱床外的夹套，柱床内的冷却直管或蛇管，浸没柱床的恒温槽，恒温隔间等)来实现。
水溶液通过离子交换树脂床层的流速，越小越好，流速的最大值控制应小于在离子交换树脂床层不发生柱床乱层的范围内，根据树脂种类牌号粒径有所不同，一般应控制水溶液流经树脂床的线速度小于4米/小时，最好在0.5～4米/小时。
水溶液流过树脂床层后，可以取样使用钙离子选择性电极检测钙离子浓度，或者取样使用络合滴定法检测钙离子浓度。如钙离子浓度较高，可以将水溶液通过第二根同样的钾型阳离子交换树脂柱，再次脱钙。
水溶液流过后，可以使用离子交换树脂柱床体积2倍的纯化水以同样的流速淋洗柱床，将残存与柱床内的磷酰胆碱洗下来，与水溶液主体合并，进入后续的工艺流程。
吸附钙离子到接近饱和的离子交换树脂会失活，丧失脱钙能力。失活的阳离子交换树脂可以活化之后再次使用。典型的再生过程可以使用2～20％的氢氧化钾水溶液进行淋洗，直至淋洗液检测无钙离子残留，然后使用纯化水淋洗柱床直至中性，再使用2～25％的盐酸水溶液洗涤离子交换柱，然后再使用纯化水洗至中性，最后使用新配制的2～20％的氢氧化钾水溶液流过离子交换柱柱床，然后使用纯化水洗涤至中性。活化完成，等待下次使用。
经过除钙后的水溶液，可以通过EDTA滴定，以铬黑T或者钙红钙离子作为指示剂，检测钙离子含量。钙离子含量低于0.2％(mol/mol,Ca/K)为合格。除钙后的磷酰胆碱钾盐经过蒸馏除水，在乙醇溶剂中与R-氯代甘油进行缩合反应，其方法和工艺条件可以直接采用传统的方法。其收率与传统方法接近，仅仅略有提高，但主要优点在于，获得的反应产物混合物中，钙盐复合物含量低，过滤除盐比较容易，用于下一步缩合反应所得的甘油磷酯酰胆碱中甘油杂质含量较低，纯化过程得到一定的简化。
综上所述，本发明的有益效果：
一、本发明提出的磷酰胆碱氯化钙脱钙工艺，简单方便，仅使用了离子交换树脂柱，避免了碳酸盐除钙工艺中过滤碳酸盐的操作。节省了大量的时间。
二、本发明提出的除钙工艺，脱钙效果好，钙残留量极小。
三、本发明提出的除钙工艺，由于没有碳酸盐引入，除钙后的水溶液碱度不高。水溶液pH值为8以下，在后续反应中避免了氯代甘油的水解，提高了缩合反应的速度和最终产物的纯度。
三、本发明提出的除钙工艺，没有固体废弃物产出，工作环境洁净，易于实现连续化和自动化。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明做进一步描述：
实施例1
一种磷酰胆碱氯化钙的除钙方法，包括以下步骤：
A、将磷酰胆碱氯化钙溶解于水溶液中，得磷酰胆碱氯化钙水溶液；其中水与磷酰胆碱氯化钙的质量比为3:1。
B、使用钾型D001阳离子交换树脂装填阳离子交换树脂柱；钾型阳离子交换树脂的用量为理论用量的1倍。
C、在-10℃下，让步骤A中的磷酰胆碱氯化钙水溶液流过步骤B中的阳离子交换树脂柱；磷酰胆碱氯化钙水溶液在阳离子交换树脂柱内的线速度4米/小时；
D、检测钙离子浓度，若超过预定值，则重复步骤C。
实施例2
一种磷酰胆碱氯化钙的除钙方法，包括以下步骤：
A、将磷酰胆碱氯化钙溶解于水溶液中，得磷酰胆碱氯化钙水溶液；水与磷酰胆碱氯化钙的质量比为200:1。
B、使用钾型阳离子交换树脂装填阳离子交换树脂柱；所述钾型阳离子交换树脂为钾型D101阳离子交换树脂。钾型阳离子交换树脂的用量为理论用量的100倍。采用多根阳离子交换树脂柱串联。
C、在100℃下，让步骤A中的磷酰胆碱氯化钙水溶液流过步骤B中的阳离子交换树脂柱；所述磷酰胆碱氯化钙水溶液在阳离子交换树脂柱内的线速度为0.5米/小时。
D、检测钙离子浓度，若超过预定值，则重复步骤C。
实施例3
一种磷酰胆碱氯化钙的除钙方法，包括以下步骤：
A、将磷酰胆碱氯化钙溶解于水溶液中，得磷酰胆碱氯化钙水溶液；其中水与磷酰胆碱氯化钙的质量比为4:1。
B、使用钾型阳离子交换树脂装填阳离子交换树脂柱；钾型阳离子交换树脂为钾型D113阳离子交换树脂。钾型阳离子交换树脂的用量为理论用量的50倍。采用多根阳离子交换树脂柱串联。
C、在20℃下，让步骤A中的磷酰胆碱氯化钙水溶液流过步骤B中的阳离子交换树脂柱；所述磷酰胆碱氯化钙水溶液在阳离子交换树脂柱内的线速度为2米/小时。
D、检测钙离子浓度，若超过预定值，则重复步骤C。
实施例4
一种磷酰胆碱氯化钙的除钙方法，包括以下步骤：
A、将磷酰胆碱氯化钙溶解于水溶液中，得磷酰胆碱氯化钙水溶液；水与磷酰胆碱氯化钙的质量比为15:1。
B、使用钾型阳离子交换树脂装填阳离子交换树脂柱；钾型阳离子交换树脂为钾型D001阳离子交换树脂和钾型D152阳离子交换树脂的混合物。所述钾型阳离子交换树脂的用量为理论用量的1.5倍。
C、在80℃下，让步骤A中的磷酰胆碱氯化钙水溶液流过步骤B中的阳离子交换树脂柱；在阳离子交换树脂柱内设有加压装置，阳离子交换树脂柱内的压力为1.2Kg。所述磷酰胆碱氯化钙水溶液在阳离子交换树脂柱内的线速度为3米/小时。
D、检测钙离子浓度，若超过预定值，则重复步骤C。
实施例5
一种磷酰胆碱氯化钙的除钙方法，包括以下步骤：
A、将磷酰胆碱氯化钙溶解于水溶液中，得磷酰胆碱氯化钙水溶液；其中水与磷酰胆碱氯化钙的质量比为150:1。
B、使用钾型阳离子交换树脂装填阳离子交换树脂柱；钾型阳离子交换树脂为钾型D152阳离子交换树脂。钾型阳离子交换树脂的用量为理论用量的3倍。
C、在0℃下，让步骤A中的磷酰胆碱氯化钙水溶液流过步骤B中的阳离子交换树脂柱；在阳离子交换树脂柱内设有加压装置，阳离子交换树脂柱内的压力为1.5Kg。所述磷酰胆碱氯化钙水溶液在阳离子交换树脂柱内的线速度为4米/小时。
D、检测钙离子浓度，若超过预定值，则重复步骤C。
Claims (10)
1.一种磷酰胆碱氯化钙的除钙方法，其特征在于包括以下步骤：
A、将磷酰胆碱氯化钙溶解于水溶液中，得磷酰胆碱氯化钙水溶液；
B、使用钾型阳离子交换树脂装填阳离子交换树脂柱；
C、在-10-100℃下，让步骤A中的磷酰胆碱氯化钙水溶液流过步骤B中的阳离子交换树脂柱；
D、检测钙离子浓度，若超过预定值，则重复步骤C。
2.根据权利要求1所述的一种磷酰胆碱氯化钙的除钙方法，其特征在于步骤A中水与磷酰胆碱氯化钙的质量比为3-200:1。
3.根据权利要求2所述的一种磷酰胆碱氯化钙的除钙方法，其特征在于所述水与磷酰胆碱氯化钙的质量比为4-15:1。
4.根据权利要求1所述的一种磷酰胆碱氯化钙的除钙方法，其特征在于步骤B中钾型阳离子交换树脂为钾型D001阳离子交换树脂、钾型D101阳离子交换树脂、钾型D113阳离子交换树脂，钾型D152阳离子交换树脂中的一种或两种以上的混合物。
5.根据权利要求1或4所述的一种磷酰胆碱氯化钙的除钙方法，其特征在于所述钾型阳离子交换树脂的用量为理论用量的1-100倍。
6.根据权利要求5所述的一种磷酰胆碱氯化钙的除钙方法，其特征在于所述钾型阳离子交换树脂的用量为理论用量的1.5倍。
7.根据权利要求1所述的一种磷酰胆碱氯化钙的除钙方法，其特征在于所述步骤B中采用多根阳离子交换树脂柱串联。
8.根据权利要求1或7所述的一种磷酰胆碱氯化钙的除钙方法，其特征在于在阳离子交换树脂柱内设有加压装置，阳离子交换树脂柱内的压力为1.2-1.5Kg。
9.根据权利要求1所述的一种磷酰胆碱氯化钙的除钙方法，其特征在于步骤C中磷酰胆碱氯化钙水溶液在阳离子交换树脂柱内的线速度小于4米/小时。
10.根据权利要求9所述的一种磷酰胆碱氯化钙的除钙方法，其特征在于所述磷酰胆碱氯化钙水溶液在阳离子交换树脂柱内的线速度为0.5～4米/小时。
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