乳狀液膜和支撐液膜體系手性分離苯丙氨酸的傳質(zhì)機理與模型.pdf

1、藥物對映體的液膜手性分離及其傳質(zhì)模型的研究為當前最熱門的課題之一。本文闡述了手性藥物的基本概念，綜述了目前主要的手性拆分方法及其研究進展，對液膜手性拆分過程的傳質(zhì)機理及模型研究現(xiàn)狀和意義進行了闡述。對乳狀液膜和中空纖維支撐液膜手性分離苯丙氨酸對映體的傳質(zhì)機理及模型進行了比較詳細的研究與探討，主要研究內(nèi)容如下： 研究了以N-癸基-L-羥基脯氨酸和銅離子配合物為手性載體，Span-80為表面活性劑，煤油為溶劑的乳狀液膜體系手性分離苯

2、丙氨酸對映體的分離性能?？疾炝烁饕蛩氐葘x擇性分離性能的影響，從而確定了合適的萃取條件為：表面活性劑Span-80和有機溶劑煤油體積比8：92；苯丙氨酸外消旋體濃度為1.0mmol/L；手性萃取途徑是從外水相到內(nèi)水相；外水相pH4.8；Cu2+濃度5mmol/L。 通過對乳狀液膜手性分離過程中傳質(zhì)機理的研究以及各影響因素的分析，得到了可以分析和預(yù)測乳狀液膜手性拆分過程傳質(zhì)的反應(yīng)-擴散模型，該模型同時考慮了外水相邊界層的擴散阻力和

3、手性對映體與載體的反應(yīng)阻力。外水相苯丙氨酸對映體的濃度以及分離因子α表示為： 當外相對映體濃度遠小于液膜相手性載體濃度時，該手性傳質(zhì)過程中外相邊界層的擴散為控制步驟，利用數(shù)據(jù)擬合得到了外水相與液膜相界面邊界層擴散的傳質(zhì)系數(shù)ke。 將常數(shù)表達式中引入表觀分配系數(shù)的概念，可以得到改進的反應(yīng)-擴散模型，改進后模型對外水相D-苯丙氨酸對映體的濃度分率的模擬值與實驗結(jié)果的最大偏差大大減小，由20.4％降為10.7％。模型中的常數(shù)表

4、達式為： 研究了在中空纖維液膜器中采用N-癸基-L-羥基脯氨酸和銅離子配合物為手性載體的支撐液膜體系手性拆分苯丙氨酸對映體。通過對比不同的流體流速對手性分離過程的影響，選擇最佳的流體流速為3mm/s。研究了對映體濃度和分離因子與緩沖溶液pH的變化關(guān)系，選擇緩沖溶液的pH為4.8。 從總傳質(zhì)阻力的角度出發(fā)，通過對中空纖維支撐液膜過程中各影響因素的分析及理論推導(dǎo)，得到了接收相中各手性對映體濃度以及手性藥物拆分過程分離因子對時

5、間的總傳質(zhì)阻力模型。該數(shù)學(xué)模型同時考慮了手性對映體在料液相、接收相與液膜相間的分配行為和料液相邊界層、接收相邊界層以及支撐液膜相的擴散阻力。接收相中苯丙氨酸對映體的濃度及分離因子α可表示為： 利用實驗結(jié)果，擬合得到了模型中的未知參數(shù)，為以后進一步的研究及實驗裝置的放大提供了參考。 αf=1.64；αs=1.52；cs=0.33；cf=1.43進一步研究了中空纖維支撐液膜手性分離過程的傳質(zhì)機理，得到了描述接收相中各手性對映

6、體濃度、液膜相中各手性對映體濃度以及手性藥物拆分過程分離因子對時間變化的偏微分方程組。通過對某些條件的假設(shè)與簡化處理，得到了偏微分方程組的解析解，即反應(yīng)-擴散模型。該數(shù)學(xué)模型同時考慮了手性對映體與載體的反應(yīng)和料液相邊界層、接收相邊界層以及支撐液膜相的擴散阻力。接收相和中空纖維支撐液膜相中苯丙氨酸對映體的濃度以及手性分離因子可表示為： 在描述手性對映體與載體反應(yīng)的各因素中，藥物對映體與載體反應(yīng)的正向速率常數(shù)，反向速率常數(shù)對濃度和分

7、離因子的影響很小，故可以考慮將其忽略，從而得到該過程的快速反應(yīng)--擴散模型。模型中的常數(shù)λj表達式化為： 將反應(yīng)-擴散模型中手性對映體與載體的反應(yīng)行為用手性對映體在料液相、接收相與液膜相間的表觀分配行為取代，同樣可以得到描述接收相中各手性對映體濃度、液膜相中各手性對映體濃度以及手性藥物拆分過程分離因子對時間變化的偏微分方程組，其解析解為分配-擴散模型。該數(shù)學(xué)模型同時考慮了手性對映體的表觀分配行為和料液相邊界層、接收相邊界層以及支

8、撐液膜相的擴散阻力。接收相和支撐液膜中苯丙氨酸對映體的濃度以及手性分離因子可表示為： 將所得到的傳質(zhì)模型對手性拆分過程中苯丙氨酸對映體的濃度和分離因子進行預(yù)測。結(jié)果表明：模型的模擬結(jié)果與實驗數(shù)據(jù)能夠很好地吻合；總傳質(zhì)阻力模型、反應(yīng)-擴散模型與快速反應(yīng)-擴散模型以及分配-擴散模型的模擬結(jié)果基本一致。對料液相與接收相的pH值，邊界層傳質(zhì)阻力以及液膜傳質(zhì)阻力等因素對手性拆分過程中對映體的濃度和分離因子的影響進行分析。結(jié)果表明這些模型能