仪器装置与实验技术

    双柱切换色谱制备系统设计和实现

    张曾子3 1 ,2

    姚平经1

    邹汉法2

    陈小明2

    倪坚毅2

    1

    (大连理工大学化工学院 ,大连 116012)

    2

    (中国科学院大连化学物理研究所 ,国家色谱研究分析中心 ,大连 116011)

    摘 要 在模拟移动床色谱和循环色谱分离手性样品原理的基础上 ,设计了双柱切换系统及控制软件。

    该系统具有固定相的利用率高和溶剂的消耗量小的特点。为了验证分离原理的可行性 ,用该系统对华

    法令进行了连续制备。

    关键词 双柱切换系统 ,制备色谱 ,手性拆分

    2001202208收稿;2001207217接受

    1 引 言

    近年来 ,由于制药、生物技术、精细化工等领域里对样品分离纯化的要求 ,液相制备色谱越来越受到

    重视。由于模拟移动床色谱的出现 ,使液相制备色谱也具备了可连续分离操作的特点 ,为其进一步在工

    业上的应用开辟了前景。模拟移动床色谱是一种非常有吸引力的制备色谱技术〔 1～5〕,它将 8～12 节色

    谱柱串联起来 ,用一循环泵使被分离的样品在柱内不断循环达到所需分离 ,然后将其在预定时间和柱位

    置流出 ,可以用较短的色谱柱分离难分离对象 ,也可节约大量的流动相和昂贵的手性固定相〔 6～9〕。但

    是 ,其一次性投资过大 ,我们根据实际情况在模拟移动床色谱和循环色谱分离原理的基础上设计出了双

    柱切换色谱制备系统。

    双柱切换色谱制备系统与模拟移动床色谱相比较 ,具有设备成本低、操作简单和操作模式灵活等优

    点 ,同时考虑了溶剂回收的问题。因此 ,在节省溶剂方面双柱系统比较接近多柱的模拟移动床而优于通

    常的制备色谱〔 10〕。但在固定相的利用率上 ,双柱系统要低于多柱模拟移动床色谱 ,因此 ,在产率上也要

    低于后者。双柱切换色谱制备系统的分离原理与循环色谱相似 ,采用峰切割的方法使未得到分离的部

    分在系统中循环 ,这样可以提高手性固定相的利用率和提高产率〔 11〕。与循环色谱相比 ,双柱系统样品

    不经过泵 ,因此柱外扩散要小得多。

    2 分离原理

    双柱切换系统的目的就是要实现相对大规模的分离 ,这要求每次都要大量进样。大量进样可以通

    过低浓度大体积进样和高浓度进样 ,出于优化操作的考虑 ,高浓度进样更为可取。在这种情况下 ,样品

    在固定相上的吸附呈现强的非线性 ,色谱峰将产生重叠 ,重叠部分得不到完全分离。重叠部分两侧可以

    得到分离较好 ,较纯的组份 ,双柱系统就在这部分将样品采出。而在峰重叠处进样 ,在柱系统中产生的

    样品浓度分布与模拟移动床色谱和循环色谱中的相似 ,而且双柱切换系统的进样和采出在浓度分布中

    的位置与模拟移动床色谱和循环色谱中的也很相似 ,都在峰重叠的部分进样 ,在两端分离较好的部分采

    出。

    双柱切换系统主要用于手性对映体的大规模分离。因此 ,在设计分离原理时主要考虑两组份分离

    的情况。样品进入一个柱子之后 ,在柱子中进行分离后将峰的两端切出系统 ,将中间部分切换到另一个

    第29卷

    2001年11月 分析化学 (FENXI HUAXUE) 仪器装置与实验技术

    Chinese Journal of Analytical Chemistry

    第11期

    1353～1356

    ? 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved. 图1 双柱切换系统分离原理

    Fig. 1 Separation principle of the two chromatographic columns switching system

    柱子中 ,然后向另一个柱子进样 ,如此循环。双柱切换系统具体的

    分离过程如图 1 所示。状态 1 为

    样品在一个柱子中分离 ,状态 2

    切出保留时间较短的组份 ,状态 3

    将未得到完全分离的部分切换到

    另一个柱子中 ,状态 4 切出保留

    时间较长的组份。4 种状态在两

    个柱子中不断交替重复 ,完成对

    样品的分离。

    3 双柱切换系统的设计

    和实现

    3. 1 双柱切换色谱制备系统设

    备流程

    色谱柱切换制备系统由四根

    色谱柱(一个预柱、一个平衡柱和

    两个手性制备柱) 、三个电磁阀、图2 双柱切换系统流程图

    Fig. 2 \ Flow chart of the two chromatographic columns switching system

    1. 预柱(precolumn) ;2. 进样阀( rheodyne 7725i injector) ;3. 六通切换阀( rheodyne RV7002

    112) ;421、 422. 手性制备柱(chiral preparative columns) ;5. 平衡柱(balance column) ;6. UV

    检测器(UV detector) ;7.制备泵(waters 650E preparative pump) ;8.收集阀(rheodyne RV3502

    105) ;9.溶剂容器(container) ;10. 样品容器(container) ;11. 产品收集容器 A(container) ;

    12. 产品收集容器 B ( container) ; 13. 溶剂回收容器( container) ; 14. 控制接口( control

    interface) ;15. 计算机(computer) ......