大孔樹(shù)脂技術(shù)1

1、大孔吸附樹(shù)脂技術(shù) 報(bào)告人：王艷萍 目錄n大孔吸附樹(shù)脂技術(shù)概述n大孔吸附樹(shù)脂n基本裝置n大孔吸附樹(shù)脂的吸附原理n大孔吸附樹(shù)脂分離純化的步驟n大孔吸附樹(shù)脂的篩選n大孔吸附樹(shù)脂吸附條件的確定n大孔吸附樹(shù)脂洗脫條件的確定n大孔吸附樹(shù)脂技術(shù)在本課題研究中的應(yīng)用大孔吸附樹(shù)脂技術(shù) n以大孔吸附樹(shù)脂為吸附劑，利用其對(duì)不同成分的選擇性吸附和篩選作用，通過(guò)選用適宜的吸附和解吸條件借以分離、提純某一或某一類有機(jī)化合物的技術(shù)。n該技術(shù)多用于工業(yè)廢水的處理、維生素和抗生素的提純、化學(xué)制品的脫色、醫(yī)院臨床化驗(yàn)和中草藥化學(xué)成分的研究。它具有吸附快，解吸率高、吸附容量大、洗脫率高、樹(shù)脂再生簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)。 返回 大孔吸附樹(shù)脂 n

2、它是一種具有大孔結(jié)構(gòu)的有機(jī)高分子共聚體，是一類人工合成的有機(jī)高聚物吸附劑。因其具多孔性結(jié)構(gòu)而具篩選性，又通過(guò)表面吸附、表面電性或形成氫鍵而具吸附性。一般為球形顆粒狀，粒度多為20-60目。大孔樹(shù)脂有非極性（hpd-100,hpd-300,d-101,x-5,h103）、弱極性（ab-8，da-201,hpd-400）、極性（nka-9,s-8,hpd-500）之分。大孔吸附樹(shù)脂理化性質(zhì)穩(wěn)定，一般不溶于酸堿及有機(jī)溶媒，在水和有機(jī)溶劑中可以吸收溶劑而膨脹。大孔吸附樹(shù)脂技術(shù)的基本裝置n a 層洗柱 b 部份收集器恒流泵 a 前面 b 上面裝置的連接吸附原理 n根據(jù)類似物吸附類似物的原則，一般非極性樹(shù)

3、脂宜于從極性溶劑中吸附非極性有機(jī)物質(zhì)，相反強(qiáng)極性樹(shù)脂宜于從非極性溶劑中吸附極性溶質(zhì)，而中等極性吸附樹(shù)脂，不但能從非水介質(zhì)中吸附極性物質(zhì)，也能從極性溶液中吸附非極性物質(zhì)。 操作步驟1）樹(shù)脂的預(yù)處理預(yù)處理的目的：為了保證制劑最后用藥安全。樹(shù)脂中含有殘留的未聚合單體，致孔劑，分散劑和防腐劑對(duì)人體有害。預(yù)處理的方法：乙醇浸泡24h用乙醇洗至流出液與水1：5不渾濁用水洗至無(wú)醇味5%hcl通過(guò)樹(shù)脂柱，浸泡2-4h水洗至中性2%naoh通過(guò)樹(shù)脂柱，浸泡2-4h水洗至中性，備用。 2）上樣 n將樣品溶于少量水中，以一定的流速加到柱的上端進(jìn)行吸附。上樣液以澄清為好，上樣前要配合一定的處理工作，如上樣液的預(yù)先沉淀

4、、濾過(guò)處理，ph調(diào)節(jié)，使部分雜質(zhì)在處理過(guò)程中除去，以免堵塞樹(shù)脂床或在洗脫中混入成品。上樣方法主要有濕法和干法兩種。 3）洗脫 n先用水清洗以除去樹(shù)脂表面或內(nèi)部還殘留的許多非極性或水溶性大的強(qiáng)極性雜（多糖或無(wú)機(jī)鹽），然后用所選洗脫劑在一定的溫度下以一定的流速進(jìn)行洗脫。4）再生 n再生的目的：除去洗脫后殘留的強(qiáng)吸附性雜質(zhì)，以免影響下一次使用過(guò)程中對(duì)于分離成分的吸附。n再生的方法：95%乙醇洗脫至無(wú)色，再用2%鹽酸浸泡，用水洗至中性，再用2%naoh浸泡，再用水洗至中性。n注意：再生后樹(shù)脂可反復(fù)進(jìn)行使用，若停止不用時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，可用大于10%的nacl溶液浸泡，以免細(xì)菌在樹(shù)脂中繁殖。一般純化某一品種的樹(shù)

5、脂，當(dāng)其吸附量下降30%以上不宜再使用。n 吸附樹(shù)脂的篩選 要達(dá)到最佳的分離純化效果，必須正確有效的選用樹(shù)脂。樹(shù)脂的選用應(yīng)從樹(shù)脂對(duì)欲吸附成分的吸附量和解析率實(shí)驗(yàn)結(jié)果綜合考慮。 1）吸附量的測(cè)定 n靜態(tài)吸附法:準(zhǔn)確稱取經(jīng)預(yù)處理的樹(shù)脂各適量，置適宜的具塞玻璃器皿中，緊密加入一定濃度的欲分離純化的中藥提取物的水溶液適量，置恒溫振蕩器上振蕩，震動(dòng)速度一定，定時(shí)測(cè)定藥液中藥物成分的濃度，直至吸附達(dá)到平衡。計(jì)算吸附量q. q=(c0-cr)v/wn動(dòng)態(tài)吸附法：將等量已預(yù)處理的樹(shù)脂各適量，裝入樹(shù)脂吸附柱中，藥液以一定的流速通過(guò)樹(shù)脂床，測(cè)定流出液的藥物濃度，直至達(dá)到吸附平衡。計(jì)算各樹(shù)脂的比上柱量(s)，然后用

6、去離子水清洗樹(shù)脂床中未被吸附的非吸附性雜質(zhì)，計(jì)算樹(shù)脂的比吸附量(a)。 s=(m上-m殘)/m a=(m上-m殘-m水洗)/m 靜態(tài)法較動(dòng)態(tài)法簡(jiǎn)單，可控性強(qiáng)，但動(dòng)態(tài)法更能真實(shí)反映實(shí)際操作的情況。 2）解析率的測(cè)定 n由于樹(shù)脂極性不同，吸附作用力強(qiáng)弱不同，解吸難易也不同，若吸附過(guò)強(qiáng)，解析太難，解析率過(guò)低，產(chǎn)品回收率低，損失太大，即使吸附量再大，也無(wú)實(shí)際意義。 n靜態(tài)法:取充分吸附的各種樹(shù)脂，分別精密加入解吸劑，解吸平衡后，濾過(guò)，測(cè)定濾液中吸附成分的濃度。根據(jù)吸附量計(jì)算解吸率。n動(dòng)態(tài)法：將解吸劑以一定的速度通過(guò)樹(shù)脂床，同時(shí)配合適當(dāng)?shù)臋z測(cè)方法以確定解析終點(diǎn)，然后測(cè)定解吸液中藥物的濃度。n注意：解吸效

7、果的評(píng)價(jià)不能只以解吸率的大小來(lái)衡量，而應(yīng)結(jié)合產(chǎn)品的純度和比洗脫量對(duì)所選用的樹(shù)脂和解吸劑作比較全面的評(píng)價(jià)。 吸附條件的確定 n柱子的粗細(xì)，上樣液的濃度，ph值，上樣液吸附的速度，溫度都會(huì)影響大孔樹(shù)脂的吸附能力，現(xiàn)分別介紹：玻璃柱粗細(xì)n在分離、純化過(guò)程中，玻璃柱子的粗細(xì)影響分離結(jié)果，當(dāng)柱子太細(xì)，有機(jī)溶劑洗脫時(shí)，樹(shù)脂易結(jié)塊，柱子壁上有很多氣泡，使得流速越來(lái)越慢、到最后流速幾乎為零，所以選用柱子時(shí)不能選用太細(xì)的玻璃柱。 1）吸附液的濃度 n吸附液的濃度對(duì)大孔樹(shù)脂的分離純化影響很大。對(duì)于一定量樹(shù)脂，濃度太低，盡管吸附效率高，但是不能完全發(fā)揮樹(shù)脂的作用，浪費(fèi)樹(shù)脂且生產(chǎn)效率低；濃度太大，樹(shù)脂的吸附容量增加，

8、但同時(shí)泄漏較多，造成了藥液的浪費(fèi)。所以在生產(chǎn)過(guò)程中，為了提高生產(chǎn)效率且不造成浪費(fèi)，單柱吸附時(shí)，上柱液含生藥量以在泄漏點(diǎn)附近為宜；若多柱串聯(lián)吸附上柱液含生藥量以接近飽和點(diǎn)為宜。n 泄漏點(diǎn)的測(cè)定方法： n將藥液按少量多次的原則，在確定的吸附條件下以一定的流速分次通過(guò)樹(shù)脂床，每次收集流出液，按法分析藥物組分，若在某一時(shí)段收集的流出液中在分析方法誤差所允許的條件下，測(cè)得該藥物組分，則從開(kāi)始到此時(shí)所上樣的藥液體積總和就是樹(shù)脂在該吸附條件下對(duì)這一藥物組分的泄漏點(diǎn)。 2）吸附液的ph值 n在大孔樹(shù)脂的吸附過(guò)程中，藥液的ph影響也尤為重要。根據(jù)化合物結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)調(diào)整原液的ph值，可以達(dá)到較好的吸附效果。樹(shù)脂對(duì)某

9、種物質(zhì)的吸附，特別是對(duì)生物堿和黃酮類物質(zhì)的吸附，很大程度上受它的解離程度的影響。對(duì)非極性吸附樹(shù)脂來(lái)講，酸性物質(zhì)在酸性條件下，以分子形式存在，易被樹(shù)脂吸附，而在堿性環(huán)境下，以離子形式存在，物質(zhì)不易被吸附。因此，原液ph會(huì)影響樹(shù)脂吸附性能。 3）藥液上樣吸附的速度 n藥液上樣吸附的速度對(duì)樹(shù)脂的吸附能力也有一定的影響。隨著上樣液流速的加大，從柱中泄漏出的液體也在不斷加大，樹(shù)脂吸附量在減小。流速過(guò)快時(shí)，樹(shù)脂與被吸附物質(zhì)分子間來(lái)不及充分接觸，致使分子不能充分?jǐn)U散到樹(shù)脂內(nèi)表面，就隨著上樣液一起泄露出去，所以造成了隨著流速的增加，吸附量下降，泄漏量增大的現(xiàn)象。在實(shí)際生產(chǎn)操作中，從盡量縮短吸附時(shí)間和增大吸附量

10、的角度出發(fā)，應(yīng)根據(jù)不同的吸附柱選擇最佳的流速。一般上樣時(shí)控制流速在20ml/min為宜。n 4）吸附溫度 n吸附溫度對(duì)樹(shù)脂的吸附有一定的影響，當(dāng)吸附時(shí)間相同時(shí)，溫度越高，吸附率越高，說(shuō)明吸附越快，在實(shí)際生產(chǎn)中適當(dāng)升高溫度可縮短吸附達(dá)飽和的時(shí)間，提高效率。解吸條件的確定 （1）洗脫劑的確定n通常所選的解吸劑應(yīng)對(duì)溶質(zhì)有較大的溶解度，這樣可以得到高濃度的洗脫液。將選用的不同洗脫溶劑，以一定的流速通過(guò)樹(shù)脂床進(jìn)行解吸，分段收集解吸液，測(cè)定濃度，繪制解析曲線。一般解吸曲線越尖銳，不拖尾，解吸率越高。 （2）解吸劑ph的確定 n根據(jù)實(shí)際情況，用稀酸或稀堿溶液調(diào)節(jié)解吸液的ph值，以一定的流速進(jìn)行解吸，比較不同

11、ph值的解吸效果，確定解吸液的ph。 3）解吸速度的確定 n一般流速越慢，解吸率越高，解吸效果好。但解吸速率的選擇，還應(yīng)結(jié)合生產(chǎn)周期，綜合考慮生產(chǎn)效率和產(chǎn)品純度，權(quán)衡利弊。一般洗脫時(shí)控制流速在10ml/min較為合適。 4）解吸溫度的確定 n在不同的溫度下，比較解吸效果。一般溫度升高，有利于解吸，但溫度過(guò)高，有可能使一些吸附性過(guò)強(qiáng)的雜質(zhì)成分解吸而混入成品中，影響產(chǎn)品的純度。同時(shí)溫度的選擇也應(yīng)考慮節(jié)能和減少設(shè)備腐蝕等因素。 n x-5樹(shù)脂純化烏頭總堿的研究n本課題的目的是制備烏頭總生物堿透皮吸收制劑。為了提高產(chǎn)品質(zhì)量，減少使用劑量，本實(shí)驗(yàn)通過(guò)靜態(tài)吸附實(shí)驗(yàn)篩選出吸附容量相近的兩種樹(shù)脂，ab-8和x

12、-5，以川烏總堿和新烏頭堿的含量為指標(biāo)，考察川烏提取液在ab-8和x-5型大孔樹(shù)n脂中的吸附及洗脫條件，以優(yōu)選出大孔大孔吸附樹(shù)脂技術(shù)的應(yīng)用n樹(shù)脂分離川烏提取液中烏頭總生物堿和新烏頭堿的工藝條件，為其新藥研制奠定一定的基礎(chǔ)。在此只對(duì)x-5純化烏頭總堿和新烏頭堿方面的研究作一介紹 。1 吸附條件的考察n1.1吸附等溫曲線 將上柱樣品液分別稀釋成不同濃度的溶液，分別取10ml稀釋液，加入到2gx-5型大孔樹(shù)脂柱上，以24bv/h的流速重吸附2次，吸附10h，收集吸附殘液，測(cè)定吸附殘液中的指標(biāo)成分含量，計(jì)算兩種指標(biāo)的吸附容量。結(jié)果見(jiàn)圖1 和圖2。 n圖1新烏頭堿的吸附等溫曲線 圖2 烏頭總堿的吸附等溫

13、曲線 從圖1和圖2中可以看出，隨著藥液質(zhì)量濃度的增加，x5樹(shù)脂的吸附容量逐漸增加。試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)藥液質(zhì)量濃度越大，溶液顏色越深，藥液上柱時(shí)越易結(jié)塊阻塞樹(shù)脂柱，且吸附的雜質(zhì)含量也逐漸增大，另外質(zhì)量濃度增大后其吸附殘液中的兩指標(biāo)含量也增加，因此，本實(shí)驗(yàn)選擇1 g生藥/ml（0.2 mg新烏頭堿/ml，5 mg總堿/ml）的藥液含量為最佳含量，大孔樹(shù)脂對(duì)烏頭總堿和新烏頭堿吸附率達(dá)95%以上。 1.2吸附動(dòng)力學(xué)曲線 n 取1 g生藥/ml（0.2 mg新烏頭堿/ml，5 mg總堿/ml）藥液10 ml，加入到2 gx5型大孔樹(shù)脂柱上，以24 bvh-1的流速重吸附2次，分別計(jì)算吸附0.5，1，2，3，4，

14、6，8，10 h不同時(shí)間烏頭總堿和新烏頭堿的吸附容量，繪制吸附動(dòng)力學(xué)曲線，見(jiàn)圖3和圖4。 figure圖3新烏頭堿的吸附動(dòng)力學(xué)曲線 圖4 烏頭總堿的吸附動(dòng)力學(xué)曲線1.3藥液ph值的考察 n取1g生藥/ml（0.2 mg新烏頭堿/ml，5 mg總堿/ml）藥液10 ml，用1moll-1的hcl或1moll-1的naoh調(diào)ph分別為2，4，6，8，10，12，加入到2 gx-5型大孔樹(shù)脂柱上，以24 bvh-1的流速重吸附2次，吸附6 h，計(jì)算兩種指標(biāo)的吸附容量。結(jié)果見(jiàn)圖5和圖6。 figure圖5 藥液ph值對(duì)樹(shù)脂吸附新烏頭堿的影響 圖6 藥液ph值對(duì)樹(shù)脂吸附烏頭總堿的影響 最佳吸附條件n 綜

15、上所述，x5樹(shù)脂吸附兩指標(biāo)成分的最佳條件為樣品液含量為1 g生藥/ ml（0.2 mg新烏頭堿/ml，5 mg總堿/ml），ph 12，吸附時(shí)間為6 h。 2 洗脫條件的考察 n2.1 洗脫液濃度的考察 n 將已吸附好的樹(shù)脂先用10 bv的蒸餾水以2-4 bvh-1的流速洗脫，再用8 bv的15%，25%，35%，45%，55%，65%，75%，85%，95%乙醇洗脫，收集洗脫液，測(cè)定洗脫液中的指標(biāo)成分含量，計(jì)算洗脫率。結(jié)果見(jiàn)圖7和圖8。n figure圖7 乙醇濃度對(duì)洗脫新烏頭堿的影響 圖8 乙醇濃度對(duì)洗脫烏頭總堿的影響 020406080100020406080 100乙醇體積分?jǐn)?shù)/%洗脫率/%01020304050607080020406080 100乙 醇 體 積 分 數(shù) /%洗脫率/%2. 2 洗脫液ph值的考察 n 將已吸附好的樹(shù)脂先用10 bv的蒸餾水以24 bvh-1的流速洗脫，再用8 bv用1 moll-1的hcl或1 moll-1的naoh調(diào)ph分別為2，4，6，8，10，12的95%乙醇洗脫，收集洗脫液，測(cè)定洗脫液中的指標(biāo)成分含量，計(jì)算洗脫率。結(jié)果見(jiàn)圖9和圖10。 figure圖9 洗脫液ph對(duì)洗脫新烏頭堿的影響 圖10洗脫液ph對(duì)洗脫烏頭總堿的影響 洗脫液體積的考察n 將已吸附好的樹(shù)脂先用10 bv的蒸餾水以24 bvh-1的