JP2007525655A - 液体供給物の複数の成分を液体遠心クロマトグラフィーによって分離する方法および装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、液体供給物の複数の成分を液体−液体遠心クロマトグラフィーによって分離する方法、およびその方法を実施する装置に関する。成分Ａ，Ｂが異なる分配係数を有し、それによりそれらが軽い溶媒ｌと重い溶媒Ｌとによってそれぞれ異なる速度で駆動されると、重い溶媒の注入相と軽い溶媒の注入相とを交互に含む連続するサイクルが一連の少なくとも一組の分離セルの相互接続によって形成されたカラムの両端でそれぞれ行われ、分離された成分ＦＡ，ＦＢが両溶媒の注入点に対向するカラムの両端で各相の間に収集される。

Description

本発明は、液体供給物の複数の成分を液体−液体遠心クロマトグラフィーによって分離する方法、およびその方法を実施する装置に関するものである。

擬似移動層（ＳＭＢ）法または擬似向流（ＳＣＣ）法と呼ばれる、混合物の複数の成分を分離する公知の技法は、混合物を、一続きに配置され、かつ吸着剤で満たされている各層を有している一組のカラム内に通すことにある。ポンプ、管路および弁からなる複雑なアセンブリは、複数の層を通して液体を循環させることができるようにして、少なくとも１つの成分が分離される供給物と主に脱着剤を含有している溶離液とを注入できるようにするか、吸着されることが好ましい成分を主に含有している抽出物または主として少なくとも吸着されることが好ましい成分からなるラフィネートの取り出しをできるようにしている。そのような装置は、例えば特許文献１に記載されている。

ＳＣＣにおいて固相を循環させることはできない。ＳＣＣは複雑なアルゴリズムによって制御される弁およびポンプの複雑な組によって、シミュレーションされている。カラム内の固相の定期的な交換は非常にコストがかかり、比較的長期に渡って生産を中止する必要がある。この種類の装置は複雑であるため、管理が難しい。その保守もまた負担が重い。

液体混合物の溶液中の成分ＡとＢとを分離する他の公知の技法は、一方の液相を他方の液相を通してまたはその逆で濾過できるようになっている遠心力がかけられる「クロマトグラフィー用カラム」内に液体混合物を注入することである（ＣＣＣまたはＣＰＣと呼ばれるクロマトグラフィー）。

実際には、特許文献２〜５に顕著に示されているように、この種類の装置は、回転駆動される複数のディスクＤの積層体を１つまたは２つ以上有している（図４を参照）。各ディスクは、その厚さ方向に周囲全体にわたって、半径方向または斜め方向に配置され、かつ各々の両端部に細い曲がった管路Ｌの一組の回路によって一続きに構成されている連続した複数のセルＣＥを有している。すべてのディスクの回路は互いに通じている。セルおよびセル間の連絡回路は、遠心力によって定位置に維持されている固定相と、固定相を通って濾過される他の移動液相とで満たされている。
仏国特許発明第２，７６２，７９３号明細書 仏国特許発明第２，７９１，５７８号明細書 米国特許第４，５５１，２５１号明細書 米国特許第４，８７７，５２３号明細書 米国特許第４，８５７，１８７号明細書

本発明による方法は、少なくとも一組の分離セルの一連の相互接続からなる少なくとも１つの液体−液体遠心クロマトグラフィー用カラムを有する装置内で、分配係数が異なる少なくとも２つの成分の溶液状の供給物の成分を、それらの成分が軽い溶媒とより重い溶媒とによってそれぞれ異なる速度で運ばれるようにして分離することを可能にする。

本方法は、
供給物を一組のセルの中間点で注入するステップと、
より軽い溶媒が装置の第１の端部を通して注入されて第１の成分が装置の第２の端部で収集される第１の期間中の第１段階と、より重い溶媒が第２の端部を通して注入されて第２の成分が第１の端部で収集される第２の期間中の第２段階との２つ段階のサイクルを切り換えることを行うステップと、
を有することを本質的に特徴としている。

好ましくは、第１および第２の段階のそれぞれの期間および／またはより軽い溶媒およびより重い溶媒の注入速度が、最適な分離を得るために混合物の成分によって調節される。

一態様によれば、３つ以上の成分を有している混合物の様々な成分を互いに分離するために、数段のカスケード分離が行われる。

この態様は、たとえば、一方では第１の光学異性体を得て、他方では第２の光学異性体とキラルセレクタとの混合物を得るために、２つの光学異性体とキラルセレクタとを有する供給物を第１の装置内に注入し、次に、混合物を第１の装置から第２の光学異性体とキラルセレクタとの分離に適している第２の装置内に注入することを含む、２つの光学異性体の分離に適用される。

本発明による装置は、分配係数が異なる少なくとも２つの成分の溶液状の供給物の成分を、それらの成分が軽い溶媒とより重い溶媒とによってそれぞれ異なる速度で運ばれるようにして分離することを可能にする。本装置は、少なくとも一組の分離セルの一連の相互接続からなる少なくとも１つの液体−液体遠心クロマトグラフィー用カラムを有している。各カラムは、一連のセルの中間点で供給物を注入する第１のポンプ（Ｐ１）と、カラムの第１の端部を第１の成分（ＦＡ）を収集する第１の容器または第１の溶媒（Ｌ）を注入する第２のポンプ（Ｐ２）に接続する第１の弁（Ｖ１）と、カラムの第２の端部を第２の成分（ＦＢ）を収集する第２の容器または第２の溶媒（ｌ）を注入する第３のポンプ（Ｐ３）に接続する第２の弁（Ｖ２）と、第１の溶媒（Ｌ）の注入と分離された第２の成分（ＦＢ）の受け入れとを含む第１段階から第２の溶媒（ｌ）の注入と分離された第１の成分（ＦＡ）との受け入れとを含む第２段階へ交互に切り換えるように交互の弁（Ｖ１，Ｖ２）を切り換える手段と、ポンプの流速を制御する手段と、に組み合わされている。

一態様によれば、本装置は、少なくとも３つの異なる成分を有している混合物の成分を分離する少なくとも２つのカスケード分離カラムを有している。

本装置は、供給物の連続的な注入だけではなく、不連続的な注入にも適している。

本発明による方法および装置のその他の特徴と利点は、添付の図面を参照して、非限定的な例として示す実施形態の以下の説明を読むことによって明らかになるであろう。

装置は、混合物（Ａ，Ｂ）をその２つの成分Ａと成分Ｂとに分離する遠心力がかけられる少なくとも１つの液体−液体遠心クロマトグラフィー用カラム（Ｃｏｌ）を本質的に有している（図１，２）。ポンプＰ１が、分離される液体混合物（Ａ，Ｂ）を連続的にまたは不連続的にカラムの中間点で注入する。

カラムは、第１の端部Ｅ１で、第１の弁Ｖ１を介して、第１の成分Ａを収集する第１の容器ＦＡまたは重い溶媒Ｌを収容している容器に注入ポンプＰ２を介して通じている入口に接続されている。カラムは、反対側の端部Ｅ２で、第２の弁Ｖ２を介して、成分Ｂを収集する他の容器ＦＢに通じている出口または軽い溶媒ｌを収容している容器に注入ポンプＰ３を介して通じている入口に接続されている。

図１，２に示した実施形態では、成分ＡおよびＢは、Ｂは重い溶媒ＬによってＡよりも速く運ばれ、Ａは軽い溶媒ｌによってＢよりも速く運ばれるような分配係数を有していると見なされている。

期間ｔ１の第１段階（図１）では、ポンプＰ２は重い溶媒Ｌをいくらかの時間の間圧送し、それから溶媒Ｌは「移動相」状態になるが、軽い溶媒ｌは装置内で固定相状態である。

期間ｔ２の第２段階（図２）では、ポンプＰ３は軽い溶媒ｌをいくらかの時間の間圧送し、それから溶媒ｌは「移動相」状態になるが、重い溶媒Ｌは装置内で固定相状態である。

ポンプＰ１によってサンプル（Ａ，Ｂ）を連続的に注入し、弁Ｖ１およびＶ２を周期的に切り換え、したがって図１の接続モードから図２の接続モードへ交互に切り換えた後、成分Ａは容器ＦＡに達し、成分Ｂは容器ＦＢに達する。

この分離現象が、少量の混合物Ａ，Ｂを、所与の時点でかつ限定された時間の間に、例えば相互接続されている２００のセルを備えたカラムの中間部に注入した図３に示されている。分離現象は、カラムの一方の端部に向かって移動している成分Ａ（灰色）と、反対側の端部に向かって移動している他の成分Ｂ（黒色）とによって知ることができる。ＡとＢとが、各サイクルで複数のセルの間で往復していて、これによって循環距離を人工的に長くすることになることが、図３から明確に理解できる。あたかもセルの数が増加したように全てが作動する。

期間ｔ１およびｔ２と注入された溶媒の流速とは、（図３に示しているように）カラムの両端部に向けて成分を速く分けるために変更することができる。

もちろん、混合物Ａ，Ｂが連続して注入される場合、成分ＡおよびＢも連続して収集される。

本発明の装置内では、２つの液相を充填するのに約１０分必要で、生産形式が変更されない限り、停止する必要はない。

これらの液相は、ＳＭＢ型の分離装置で使用される複数の固相よりも相当安価である。同じ生産量については、前述の装置での移動相の消費量は１０分の１程度に減少する。

図５の例では、装置は、各々が図４に示されているようなディスクの積層体からなり、かつ回転駆動される２つの平行なドラムＴ１，Ｔ２を有している。これら２つのドラムは連続して接続されている。２つのドラムは同方向に、または、連続した相互接続回路を簡略化できる場合には図示のように反対方向に回転させることができる。混合物は、２つのドラムを接続している管路の中間点で、ポンプＰ１によって注入される。上昇モード（より軽い移動相）ではポンプＰ２がドラムＴ１の入口に接続され、下降モード（より重い移動相）ではポンプＰ３がドラムＴ２の入口に接続される。

混合物をカラム内へ注入する中間点は、混合物の複数の成分の効果的な分配係数を考慮して、最良と思われる位置に選択可能であることが明らかである。

図６のいくつかのユニットを備えた分離装置によって、カスケード分離を実現することができる。最初の混合物が３つの成分Ａ，Ｂ，Ｃを有しており、第１のユニットが成分Ａと成分Ｂ，Ｃとを分離するのに適している場合、第１の分離後、残りの混合物Ｂ，Ｃを第２の分離ユニット内に注入し、成分Ｂと成分Ｃとを分離することができる。

これは、たとえば、２つの光学異性体を分離する場合に有利である。そのため、キラルセレクタが、２つの光学異性体に通常追加される。当業者には公知のように、これによって、第１のユニットのそれぞれの出口で、第１の異性体と、キラルセレクタと混合している第２の異性体とを別々に得ることができる。第２の異性体とキラルセレクタとの残りの混合物を第２の分離ユニット内に注入した場合、キラルセレクタをすべて回収することができ、これは、キラルセレクタのコストが高いことを考えると有利である。

下記の２つの表は、本発明の方法（ＣＰＣＰＣと呼ぶ）の利点をまとめており、第１の表は従来の液体−液体遠心クロマトグラフィー法に関し、第２の表はＳＭＢ型の分離装置に関するものである。

本発明の分離装置は、ＳＭＢ装置に比べて溶媒の消費が実質的に１０分の１になることがわかる。

また、供給物を、カラムの中間点で、連続的にだけでなく不連続的に注入できることもわかる。

本発明の方法による、分離カラムおよび関連した循環手段を備え、分離される混合物が中間点で注入される分離ユニットの第１のサイクル動作段階を示す模式図である。 第２のサイクル動作段階にある同じユニットを示す模式図である。 例として、連続する分離を、図１および図２に模式的に示した２つのサイクル段階で動作中の２００セルの分離ユニット内に所与の時間で注入された混合物の成分の時間関数として示す図である。 遠心力がかけられ、かつ分離される成分と溶媒とが循環する一連の相互接続されている半径方向の複数のセルを周囲全体に有しているディスクの形態のカラム（分離カラムの一部）の一例を示す図である。 遠心力がかけられる、連続して相互接続された２つのマルチディスク分離セットであって、それらを接続する中間回路内に混合物が注入される２つのマルチディスク分離セットの配置構成例を示す図である。 場合によっては３つ以上の成分を有する混合物の分離を可能にする分離セットのカスケード接続を示す模式図である。

Claims (7)

1. 少なくとも一組の分離セル（ＣＥ）の一連の相互接続からなる少なくとも１つの液体−液体遠心クロマトグラフィー用カラム（ｃｏｌ）を有する装置内で、分配係数が異なる少なくとも２つの成分（Ａ，Ｂ）の溶液状の供給物の成分を、それらの成分が軽い溶媒とより重い溶媒とによってそれぞれ異なる速度で運ばれるようにして分離する方法において、
   前記供給物を前記一組のセルの中間点で注入するステップと、
   より軽い溶媒が前記装置の第１の端部を通して注入されて第１の成分が前記装置の第２の端部で収集される第１の期間（ｔ１）中の第１段階と、より重い溶媒が前記第２の端部を通して注入されて第２の成分が前記第１の端部で収集される第２の期間（ｔ２）中の第２段階との２つ段階のサイクルを切り換えることを行うステップと、
   を有することを特徴とする、分配係数が異なる少なくとも２つの成分の溶液の供給物の成分を分離する方法。
2. 前記第１および第２の段階のそれぞれの前記期間（ｔ１，ｔ２）および／または前記より軽い溶媒およびより重い溶媒の注入速度を、最適な分離を得るために前記混合物の前記成分によって調節する、請求項１に記載の方法。
3. 数段のカスケード分離を行って、３つ以上の成分を有している混合物の様々な成分を互いに分離する、請求項１または２に記載の方法。
4. 一方では第１の光学異性体を得て、他方では第２の光学異性体とキラルセレクタとの混合物を得るために、２つの光学異性体とキラルセレクタとを有する供給物を第１の装置内に注入することと、前記混合物を前記第１の装置から前記第２の光学異性体と前記キラルセレクタとの分離に適している第２の装置内に注入することとによって、前記２つの光学異性体を分離する、請求項３に記載の方法。
5. 前記供給物は連続してまたは不連続に注入される、請求項１から４のいずれか１項に記載の方法。
6. 少なくとも一組の分離セル（ＣＥ）の一連の相互接続からなる少なくとも１つの液体−液体遠心クロマトグラフィー用カラム（ｃｏｌ）を有し、分配係数が異なる少なくとも２つの成分（Ａ，Ｂ）の溶液状の供給物の成分を、それらの成分が軽い溶媒とより重い溶媒とによってそれぞれ異なる速度で運ばれるようにして連続的に分離する装置において、
   各カラムは、一連の前記セルの中間点で前記供給物を注入する第１のポンプ（Ｐ１）と、前記カラムの第１の端部を第１の成分（ＦＡ）を収集する第１の容器または第１の溶媒（Ｌ）を注入する第２のポンプ（Ｐ２）に接続する第１の弁（Ｖ１）と、前記カラムの第２の端部を第２の成分（ＦＢ）を収集する第２の容器または第２の溶媒（ｌ）を注入する第３のポンプ（Ｐ３）に接続する第２の弁（Ｖ２）と、前記第１の溶媒（Ｌ）の注入と分離された前記第２の成分（ＦＢ）の受け入れとを含む第１段階から前記第２の溶媒（ｌ）の注入と分離された前記第１の成分（ＦＡ）との受け入れとを含む第２段階へ交互に切り換えるように交互の弁（Ｖ１，Ｖ２）を切り換える手段と、ポンプの流速を制御する手段と、に組み合わされていることを特徴とする、分配係数が異なる少なくとも２つの成分の溶液の供給物の成分を連続的に分離する装置。
7. 少なくとも３つの異なる成分を有している混合物の成分を分離する少なくとも２つのカスケード分離カラムを有している、請求項６に記載の装置。