模擬移動床色譜在兩種藥物制備分離中的應(yīng)用基礎(chǔ)研究.pdf

1、天然藥物與合成藥物的分離純化是藥品生產(chǎn)的關(guān)鍵步驟，特別是對于單一構(gòu)型的手性藥、含有同系物等難分離雜質(zhì)的天然藥物的制備，往往需要借助于液相色譜技術(shù)，其他分離方法則難以勝任。然而，液相色譜制備技術(shù)是一項昂貴的制備手段，為改變這種狀況，研究人員開發(fā)了多種連續(xù)色譜技術(shù)，尤其是模擬移動床色譜(SMB)具有可觀的應(yīng)用前景。進(jìn)入新世紀(jì)以來，SMB在理論和設(shè)備上更加成熟，它具備產(chǎn)率高，溶劑消耗少的優(yōu)點(diǎn)，十分適合用來分離結(jié)構(gòu)、性質(zhì)相近的混合物，如手性對映

2、體、同分異構(gòu)體、同系物等，因而越來越多地得到工業(yè)界的重視。本文以了心血管藥物多烯酸乙酯和抗抑郁藥西酞普蘭的制備分離作為研究對象，對液相SMB的基礎(chǔ)性問題進(jìn)行研究，并將研究內(nèi)容擴(kuò)展到超臨界流體SMB(SF-SMB)，開展了如下幾方面的研究工作:
　　(1)選擇C18（粒徑10μm）和聚苯乙烯/二乙烯苯(PSDVB)樹脂(粒徑30μm)作為固定相分離二十碳五烯酸乙酯(EPA-EE)和二十二碳六烯酸乙酯(DHA-EE)。在液相色譜上考察

3、流動相條件對保留時間和分離度的影響，優(yōu)化色譜條件，從而為SMB選擇合適的洗脫劑。結(jié)果表明EPA-EE和DHA-EE在C18和PSDVB樹脂上均有分離效果，出峰順序均為EPA-EE先出峰，DHA-EE后出峰。在C18半制備柱上，不同溶劑種類的分離度順序?yàn)榧状迹疽译妫疽掖迹罴蚜鲃酉鄺l件為純甲醇，分離度為1.53;在PSDVB樹脂半制備柱上分離度的順序?yàn)榧状迹疽掖迹疽译?，最佳流動相條件為甲醇/乙醇(70/30，v∶v)的混合溶劑，分離度為0

4、.97。
　　(2)采用吸附脫附法測定純組分的EPA-EE和DHA-EE在C18和PSDVB樹脂上的吸附等溫線，操作溫度40℃，用Langmuir模型擬合單一組分的吸附平衡數(shù)據(jù)。將得到吸附平衡常數(shù)進(jìn)一步應(yīng)用到雙組分的競爭型Langmuir模型來預(yù)測雙組分吸附等溫線。結(jié)果表明Langmuir模型和競爭型Langmuir模型對吸附數(shù)據(jù)的擬合程度較好。計算得到EPA-EE和DHA-EE在C18上的飽和吸附量分別為422 g/L和613

5、g/L; EPA-EE和DHA-EE在PSDVB樹脂上的飽和吸附量分別為106 g/L和130 g/L。PSDVB樹脂對EPA-EE和DHA-EE的非線性吸附效應(yīng)明顯強(qiáng)過C18。
　　(3)用矩分析法估算EPA-EE和DHA-EE在C18和PSDVB樹脂色譜柱上的傳質(zhì)參數(shù)，獲得亨利常數(shù)（H）軸向擴(kuò)散系數(shù)（Dax）和有效傳質(zhì)系數(shù)（Keff）等色譜模型的關(guān)鍵參數(shù)。EPA-EE和DHA-EE在C18柱上的軸向擴(kuò)散系數(shù)分別為1.87×10

6、-3cm2/min和1.85×10-3cm2/min，有效傳質(zhì)系數(shù)分別為0.339cm/min和0.348cm/min。在PSDVB樹脂色譜柱上，分子擴(kuò)散可以忽略，HETP與μint為線性關(guān)系8.78×10-3×μint，有效傳質(zhì)系數(shù)分別為0.227cm/min和0.221cm/min。吸附脫附實(shí)驗(yàn)表明所測模型參數(shù)基本能夠描述色譜過程。
　　(4)采用三角理論設(shè)計EPA-EE和DHA-EE的完全分離區(qū)，研究不同進(jìn)料濃度對分離區(qū)的影

7、響，隨著進(jìn)料濃度的增加分離區(qū)的范圍逐漸縮小，選擇操作條件的難度加大。在分離區(qū)內(nèi)選取合適的操作條件，在SMB裝置上進(jìn)行SMB實(shí)驗(yàn)，并對各進(jìn)料濃度下的SMB的分離效果進(jìn)行評價。C18 SMB工藝的最大進(jìn)料濃度約為100g/L，此時萃取液產(chǎn)品的純度為99.82％，萃余液產(chǎn)品的純度為99.91％，產(chǎn)率13.1g/(h.L)，溶劑消耗0.46L/g。PSDVB樹脂SMB工藝的最大進(jìn)料濃度約為10g/L，萃取液和萃余液的純度均達(dá)到99％以上，產(chǎn)率6

8、.09g/(h.L)，溶劑消耗3.33L/g。結(jié)合總孔擴(kuò)散模型和節(jié)點(diǎn)模型建立考慮軸向擴(kuò)散和傳質(zhì)阻力的SMB數(shù)學(xué)模型，將SMB模型的預(yù)測結(jié)果與SMB的實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比較，SMB數(shù)學(xué)模型能近似描述分離效果。比較分離效果表明，本文選用的PSDVB樹脂SMB工藝效果不如C18 SMB工藝，基于聚合物反相填料的SMB工藝有待于進(jìn)一步的探索。
　　(5)選擇Chiralpak AD半制備手性柱做為固定相，研究超臨界流體色譜(SFC)對西酞普蘭對

9、映體的分離。純超臨界C02作為流動相時，兩個異構(gòu)體不出峰。改性劑和堿性添加劑的加入能顯著提高分離效果，R-西酞普蘭先出峰，S-西酞普蘭后出峰。研究改性劑比例對分離的影響，結(jié)果表明僅在以10％異丙醇作為改性劑的流動相條件下，兩個對映異構(gòu)體實(shí)現(xiàn)基線分離，分離度為2.15。在等壓狀態(tài)下，溫度對保留的影響較為復(fù)雜，沒有明顯的規(guī)律，保留因子的對數(shù)lnk與1/T不呈線性關(guān)系。但是，溫度對分離因子的影響符合van't Hoff方程，lnα與1/T具有

10、線性關(guān)系。熱力學(xué)計算表明共洗脫溫度Tiso大于100℃，分離過程為焓驅(qū)動過程，分離因子隨著溫度的升高而單調(diào)減小。結(jié)合Mathias-Klotz-Prausnitz混合法則，采用Peng-Robinson(PR)狀態(tài)方程計算了不同壓力和溫度下流動相的密度。擬合結(jié)果表明保留因子和密度、溫度關(guān)系符合平均晶格場模型。
　　(6)研究西酞普蘭在手性柱上的吸附平衡常數(shù)與超臨界CO2密度的關(guān)系。密度、溫度與亨利常數(shù)的關(guān)系也符合平均晶格場模型，將