DE961526C

DE961526C - Process for the continuous, chromatographic separation of multicomponent mixtures

Info

Publication number: DE961526C
Application number: DES42481A
Authority: DE
Inventors: Dr Juergen Julius Solms
Original assignee: JUERGEN JULIUS SOLMS DR
Current assignee: JUERGEN JULIUS SOLMS DR
Priority date: 1954-02-03
Filing date: 1955-01-29
Publication date: 1957-04-11

Description

Verfahren zur kontinuierlichen, chromatographischen Trennung von Mehrstoffgemischen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur kontinuierlichen, chromatographischen Trennung von Zwei- und Mehrstoffgemischen mittels einer gegenüber der Zuführungsstelle für das MehrstoE-gemisch bewegten Trennphase, welcher ein Elutionsmittel ständig zugeführt wird. Hierbei können die einzelnen Komponenten der Mischungen kontinuierlich getrennt und einzeln aufgefangen werden. Zur gleichzeitigen Zerlegung von Mehrstoffgemischen in ihre einzelnen Komponenten sind bereits eine große Anzahl von Trennungsverfahren, meist chromatographischen Verfahren, bekannt, wie z. B. die Adsorptionschromatographie, die Ionenaustauschchromatographie, die Verteilungschromatographie, die Elektrophorese. Alle diese Verfahren werden meistens diskontinuierlich angewendet, d. h. in einem Arbeitsgang ist jeweils nur die einmalige Auftrennung einer gegebenen und meistens kleinen Substanzmenge möglich, worauf ein neuer Arbeitsgang notwendig ist. Unter gewissen Bedingungen können vos allem Ionenaustauschchromatographie, Verteilungschromatographie (Gegenstromverteilung) und Elektrophorese auch kontinuierlich durchgeführt werden. Alle kontinuierlichen Ver- fahren, die bis heute bekannt sind, erfordern j doch sehr kompLizierte Vorrichtungen und lassen sich entweder nur auf ganz bestimmte Stoffklassen, wie z. B. die Elektrolyte, oder nur auf Zweistoffgemische anwenden.Process for the continuous, chromatographic separation of multicomponent mixtures the The invention relates to a method for continuous, chromatographic separation of two- and multi-component mixtures by means of one opposite the feed point for the multi-substance mixture moving separation phase, to which an eluent is constantly supplied will. Here, the individual components of the mixtures can be continuously separated and be caught individually. For the simultaneous decomposition of multi-component mixtures in their individual components are already a large number of separation processes, mostly chromatographic processes, known such. B. adsorption chromatography, ion exchange chromatography, partition chromatography, electrophoresis. All of these processes are mostly used discontinuously, i. H. in one Work step is only the one-time separation of a given and mostly small amount of substance possible, whereupon a new work step is necessary. Under Certain conditions can especially ion exchange chromatography, partition chromatography (Countercurrent distribution) and electrophoresis can also be carried out continuously. All continuous driving that are known to this day, require j are very complicated devices and can either only be used on very specific ones Substance classes, such as B. the electrolytes, or only apply to two-component mixtures.

Es ist ferner bereits ein Verfahren bekanntgeworden bei welchem eine Trennung von Mehrstoffgemischen mittels einer sich relativ zur Strömungsrichtung des zu trennenden Gemisches bewegenden Adsorptionskolonne erfolgt. Dieses Verfahren ist jedoch ausschließlich für präparative Zwecke verwendbar, da einerseits eine Änderung der Zusammensetzung des Gemisches zwangläufig zu Verunreinigungen führt, andererseits eine Reinigung der Einrichtung mit großem Aufwand verbunden ist. Außerdem muß die Anlage als sehr kompliziert und unübersichtlich betrachtet werden, weswegen sie für analytische Zwecke als ungeeignet betrachtet werden muß. Furthermore, a method has already become known in which a Separation of multicomponent mixtures by means of a relative to the flow direction of the mixture to be separated moving adsorption column takes place. This method however, it can only be used for preparative purposes, since on the one hand a A change in the composition of the mixture inevitably leads to contamination, on the other hand, cleaning the device is associated with great effort. aside from that the system must be viewed as very complicated and confusing, which is why it must be regarded as unsuitable for analytical purposes.

Das erfindungsgemäße Verfahren bezieht s.ich auf die kontinuierliche Zerlegung von Mehrstoffgemischen nach der genannten Methode und ist dadurch gekennzeichnet, daß die bewegte Trennphase aus chromatographischem Papier besteht. Der Vorteil dieser Maßnahme ist darin zu erblicken, daß das chromatographische Papier mit geringstem Aufwand auswechselbar is.t, so daß mit der gleichen Einrichtung unter Einhaltung beliebiger Reinheitsbedingungen die verschiedensten Stoffgemische getrennt werden können. Durch die selbständig arbeitende kontinuierliche Trennung wird ferner erreicht, daß für weitere Analysen auch größere Mengen der Treunprodukte gewonnen werden können. Der leicht zu übersehende Aufbau und die einfache Bauweise der Anlage schließen Fehlanalysen praktisch aus. The process according to the invention relates to the continuous Breakdown of multi-component mixtures according to the method mentioned and is characterized by that the moving separation phase consists of chromatographic paper. The advantage of this Measure is to be seen in the fact that the chromatographic paper with the lowest Effort is interchangeable, so that with the same facility in compliance The most diverse mixtures of substances can be separated under any purity conditions can. The independently working continuous separation also achieves that larger quantities of the loyalty products can be obtained for further analysis. The easily overlooked structure and the simple design of the system close False analyzes practically.

Erfindungsgemäß wird die kontinuierliche Trennung von Mehrstoffgemischen an einem System mit Phasen sehr großer Kapazität für die zu trennenden Stoffe ausgeführt. Die Kapazität dieser Phasen muß größer sein,, als dem in einer kurzen Zeitspanne aufgetragenen Mehrstoffgemisch entspricht. Ferner ist das System derart aufgebaut, daß eine Aufteilung in verschiedene, voneinander unabhängige Einheiten, wie sie von anderer Seite versucht worden ist, nich.t mehr notwendig wird. Die vorliegende Trenumethode ist dadurch charakterisiert, daß die Phasen des Trennungssystems mit einem Mchrstoffgemisch räumlich und zeitlich verschieden beladen werden. Dazu wird das System, welches vorzugsweise aus einem hohlzylinderförmig angeordneten Papier besteht, kontinuierlich mit dem Mehrstoffgemisch. beladen, d. h. zwischen Auftragepunkt des Mehrstoffgemisches und Trennphase findet eine gleichförmige Relativbewegung statt. Die Auftrennung des Gemisches in die einzelnen Komponenten erfolgt auf dem Papier nach den üblichen chromatographischen Methoden durch konstante Durchströmung mit Elutiolnsmitteln. Da die Trennung auf dem Papier gleichförmig und nur zeitlich verschieden verläuft, wird eine gleichförmige Fraktionierung des Mehrstoffgemisches im gesamten System erreicht, wobei der Ort der Beladung und die Orte der Abtrennung der einzelnen Komponenten in einer festen gegenseitigen Beziehung stehen. Wie erwähnt, werden die Papiere entweder hohlzylinderförmig angeordnet oder aber scheibenförmig, wobei im letzten Fall für Durchfluß des Elutionsmittels vom Zentrum nach außen gesorgt werden muß. The continuous separation of multicomponent mixtures is according to the invention carried out on a system with phases of very large capacity for the substances to be separated. The capacity of these phases must be greater than that in a short period of time applied multicomponent mixture corresponds. Furthermore, the system is structured in such a way that that a division into different, independent units, like them has been tried by other parties is no longer necessary. The present Trenum method is characterized in that the phases of the separation system with a mixture of fuels can be loaded differently in terms of space and time. This will be the system, which is preferably made of paper arranged in the shape of a hollow cylinder exists, continuously with the multicomponent mixture. loaded, d. H. between order point of the multicomponent mixture and the separation phase find a uniform relative movement instead of. The separation of the mixture into the individual components takes place on the Paper according to the usual chromatographic methods through constant flow with eluent. Because the separation on paper is uniform and only temporal proceeds differently, a uniform fractionation of the multicomponent mixture is achieved reached throughout the system, with the place of loading and the places of separation the individual components are in a fixed mutual relationship. As mentioned, the papers are either arranged in the shape of a hollow cylinder or in the shape of a disk, In the latter case, the eluent is allowed to flow from the center to the outside must become.

Die beschriebene kontinuierliche Trennungsmethode unterscheidet sich wesentlich von den bisher üblichen Trennungsmethoden, bei denen die Phasen des Systems entweder räumlich gleichmäßig und zu einem bestimmten Zeitpunkt oder an einem räumlich engbegrenzten Ort während einer längeren Zeitspanne mit einem Mehrstoffgemisch beladen. wurden. The continuous separation method described differs significantly different from the previously customary separation methods in which the phases of the system either spatially evenly and at a certain point in time or at one spatial point loaded with a multicomponent mixture for a long period of time in a narrowly delimited place. became.

An Hand der Zeichnung soll im folgenden eine besonders einfache und zweckmäßige Vorrichtung erläutert werden, die eine kontinuierliche Trennung von Verbindungen auf Grund der Verteilungschromatographie am Filtrierpapier ermöglicht. Using the drawing, a particularly simple and expedient device will be explained, the continuous separation of Compounds made possible due to the partition chromatography on the filter paper.

Die Trennung bedient sich des Prinzips der Verteilung an Filtrierpapier. Das. Filtrierpapier wird in einen langen, seitlich gezackten Streifen geschnitten und hohlzylinderförmig mit Klammern zusammengesteckt. Der hohlzylinderfürmige Papierstreifen wird an der geraden Seite in Abständen von etwa 1 cm eingeschnitten und eingebogen. Das zugeschnittene Papiers wird nun in einen kreisförmigen Lösungsmitteltrog B mit den eingebogenen Streifen eingehängt und mit einem Glasreifen beschwert. Der Lösungsmitteltrog wird nun mit einem geeigneten Lösungsmittel gefüllt, das wie bei der gewöhnlichen Papierchromatographie über den Papierkranz perkoliert. Wenn das ganze Papier vom Lösungsmittel durchflossen ist, tropft dieses in die Anffanggläser E ab. Nun wird durch einen fixen Zulauf am Punkt F das Papier kontinuierlich mit dem zu trennenden Mehrstoffgemisch beladen. Die zu trennenden Komponenten, z. B. a, b, c, d, sind in Perkolationsmittel gelöst. Gleichzeitig wird der Lösungsmitteltrog mit dem Papierkranz um die Achse C langsam und gleichförmig gedreht. Die ganze Apparatur steht in einem abgeschlossenen, mit Lösungsmitteldämpfen gesättigten Raum. Die Wanderungsg& schwindigkeiten der einzelnen Komponenten in senkrechter Richtung sind unter anderem abhängig von dem Papier und dem Lösungsmittei und führen zur Auftrennung der Mischung. Die scheinbare Wanderung in waagerechter Richtung kommt durch die gleichförmige Umdrehung des Papierkranzes um die Achse zustande. Manche Verbindungen werden rasch auf dem Papier wandern und in steiler Bahn am unteren Rand abtropfen (vgl. Komponente a). Andere Verbindungen werden sehr langsam in senkrechter Richtung wandern und daher flach geneigte Bahnen ergeben (vgl. Komponente d). Ist die Umdrehungsgeschwindigkeit immer konstant, so werden die Abtropfsteilen der gleichen Komponente immer am gleichen Ort liegen. Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich zur kontinuierlichen Auftrennung der verschieden- sten Sto,ffgem,ische, die papierchromatographisch trennbar sind, verwenden, und zwar zu präparativen als auch zu analytischen Zwecke. Der Verlauf der Auftrennung kann an einem gewöhnlichen Papierchromatogramm verfolgt und rechnerisch auf das kontinuierliche Chromatogramm übertragen werden. Ferner kann man am unteren Teil der in Fig. I dargestellten Apparatur gewisse Hilfsapparaturen anschließen, die geeignete physikalische Größen der an den verschiedenen Stellen der Apparatur verlassenden Flüssigkeit, z. B. The separation uses the principle of distribution on filter paper. That. Filter paper is cut into a long, laterally serrated strip and put together in the shape of a hollow cylinder with brackets. The hollow cylinder-shaped paper strip is cut and bent on the straight side at intervals of about 1 cm. The cut paper is now in a circular solvent trough B with hung the curved strip and weighted it down with a glass hoop. The solvent trough is now filled with a suitable solvent, as with the usual Paper chromatography percolated over the wreath of paper. When all the paper is dated Solvent has flowed through, it drips into the starter glasses E. Well will through a fixed inlet at point F the paper is continuous with the one to be separated Load multi-substance mixture. The components to be separated, e.g. B. a, b, c, d, are dissolved in percolating agent. At the same time, the solvent trough with the paper wreath becomes rotated slowly and uniformly about the axis C. The whole apparatus is in one closed room saturated with solvent vapors. The Wanderungsg & speeds of the individual components in the vertical direction are among other things depending on the paper and the solvent and lead to the separation of the mixture. The apparent migration in the horizontal direction comes from the uniform Turn of the paper ring around the axis. Some connections become quick wander on the paper and drip off in a steep path at the lower edge (cf.component a). Other compounds will migrate in a vertical direction and very slowly therefore result in flat inclined paths (cf. component d). Is the speed of rotation always constant, so the drip parts of the same component are always the same Place. The process according to the invention can be used for continuous separation the different sten Sto, ffgem, ische, the paper chromatography are separable, use for preparative as well as for analytical purposes. The course of the separation can be followed on an ordinary paper chromatogram and transferred mathematically to the continuous chromatogram. Further Certain auxiliary equipment can be found on the lower part of the apparatus shown in FIG connect the appropriate physical quantities of the at the different places the liquid leaving the apparatus, e.g. B.

Brechungsin.dex, p, Leitfähigkeit, zu messen oder zu registrieren erlauben. Die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens sei im folgenden an Hand eines Ausführungsbeisp,ieles näher erläutert.Brechungsin.dex, p, conductivity, to measure or register allow. The method according to the invention is carried out below Hand of an exemplary embodiment, ieles explained in more detail.

Ein Streifen leimarmes Filterpapier, das sich für chrnmatographische Zwecke eignet mit einer Länge von 33 cm und einer Breite von I6 cm wurde wie beschrieben zugeschnitten und in einen kreisförmigen Lösungsmitteltrog mit Butanol-Äffianol-Wasser (5 : 1 :4) eingehängt. Der Papierkranz wurde mit einer Geschwindigkeit von I,7 cm/Std. gedreht. Mit einer Mikrospritze wurde bei F eine Mischung von Galaktose-Xylose-Rhamnose, gelöst in Butanol-Äthanol-Wasser, aufgetragen.A strip of low-glue filter paper suitable for chromatographic Purposes suitable with a length of 33 cm and a width of 16 cm was as described cut to size and placed in a circular solvent trough with butanol-affianol-water (5: 1: 4) attached. The paper wreath was moved at a speed of 1.7 cm / hour. turned. A mixture of galactose-xylose-rhamnose, dissolved in butanol-ethanol-water, applied.

Die drei Komponenten konnten an den Abtropfstellen getrennt aufgefangen werden. Die Trennung erfolgte in lösungsmittelgesättigter Atmosphäre.The three components could be collected separately at the drainage points will. The separation took place in a solvent-saturated atmosphere.

PATENTANSPRVCRE: I. Verfahren zur kontinuierlichen, chromatographischen Trennung von Mehrstoffgemischen mittels einer gegenüber der Zuführungsstelle für das Mehrstoffgemisch bewegten Trennphase, welcher ein Elutionsmittel ständig zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennphase aus chrcmatographi schem Papier besteht.PATENT APPRVCRE: I. Process for continuous, chromatographic Separation of multicomponent mixtures by means of an opposite the feed point for the multicomponent mixture moving separation phase, to which an eluent is constantly fed is, characterized in that the separation phase from chrcmatographi Shem paper consists.

Claims

2. The method according to claim I, characterized in that the chromatographic Paper is applied to the jacket of a cylindrical rotating vessel, over the upper edge of the paper into the elution liquid in the container immersed.

3. The method according to claim I or 2, characterized in that the lower edge of the chromatographic paper is cut out in a serrated shape.

Considered publications: German patent application L 796I IVa / I2 g (Patent 95028I); Discussions of the Faraday Society, No. 7, 1949, p. 334, 335.