分享一种串联式连续多级手性拆分装置的制作方法

将乐信息网 http://www.jianglexinxi.cn 2020-10-18 08:04 出处:网络
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专利名称:一种串联式连续多级手性拆分装置的制作方法
技术领域
本实用新型涉及"T种手性拆分装置,具体地说涉及一种利用串联多级亲 和膜滤来实现手性物质连续拆分的装置。
背景技术
近年来,不对称性的手性化合物在药物、食品、,料、建筑等诸多领域 中扮演着极为关键的作用,"手性经济"迅猛发展。天然获取纯手性物质的 种类和数量有限,不对称合成技术又面临产率低、成本高和手性源制约的挑 战。比较而言,手性拆分在获取单手性物质的种类、数量以及成本等方面均 具优势。手性拆分即外消旋体内两种对映体的分离,也已成为近年来国际手 性研究领域的一个热点课题。但由于对映体的分子式相同、基本物化性质相 近(除光学性能外),因此,实现手性化合物的拆分是当前亟待解决的一项
技术难题。近20年来,手性拆分研究工作多数集中在分析水平和实验室规模。 气相色谱和液相色谱法拆分是当前手性领域最为重要的拆分方法,但色 谱法一般需要柱前样品衍生化,衍生化过程不仅费时麻烦,而且有可能使分 析物质发生消旋,影响分析结果。采用配位体交换色谱则尚需开发并制备手
性配体交换色谱固定相。其它的手性分离方法还包括结晶法、化学法以及 酶法。这些方法的缺陷是效率低、需多次重复操作制备,且所用的手性试剂 及酶制剂一般难以得到,不便回收及反复使用。有学者认为,在手性化合物 领域,膜分离是最有可能实现工业化的拆分技术,因而近年来备受关注。手 性液膜(如支撑液膜、本体液膜、乳状液膜)曾被研究过,但普遍存在长 期稳定性差的问题。由于固膜拆分具有便于连续操作、易于放大、装置设计 与系统应用灵活、能耗低、能量利用率高等突出优点,因而成为膜法手性拆 分的重点方向。
手性选择剂对映体的选择性识别亲和性差异是固膜拆分的基础,常用的手 性选择剂包括蛋白质、抗菌素、多糖、氨基酸、脱辅基酶、DNA、表面活性 剂和超分子化合物(如环糊精、冠醚)等,这类物质具有能与对映体作用的特 异性结合位点(包括对映体结合位置、手性环或空穴),对映体与结合位点数目 以及结合力的差异将导致消旋体渗透量和渗透速率间的差距。 一般大环类选择体则能通过"内外识别"、手性位阻、静电作用等选择性地与对映体形成有差 异的主客体包结络合物。手性固膜拆分可以分为两类, 一类是直接将手性识别 剂通过共混、接枝、浸醮等方法固定在高分子分离膜上,然后利用映体通过 固膜时的扩散性和选择性的差异来实现拆分,这类膜的通量通常较低,加压 操作时又容易造成选择性降低。另外一类是直接利用商售膜如超滤、纳滤膜 等进行拆分,这种方法可以分为两步首先利用手性选择剂对对映体的识别 能力差异,先进行点位识别反应或包合反应形成包结络合物,然后再通过成 熟的超滤或纳滤实现拆分,由于这些超滤和纳滤膜过程都是非常成熟,因此 容易实现规模化,这种方法中通常第一步的手性识别反应需要一定的时间后 进入膜滤单元拆分才能达到较好的拆分效果,因此,在手性拆分的工业化进 程中,除考虑获得高拆分效率和收率外,实现拆分过程的连续化是其中的重 要环节。

实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种串联式连续多级手性拆分装置,可通过 串联多级亲和膜滤单元实现对将手性物质的多级拆分,从而提高拆分系数。
本实用新型技术方案的原理是首先将大分子手性选择剂加入到手性外 消旋体溶液中进行手性识别反应,然后耦合膜滤实现拆分。在每级膜滤后设 置并联的两个中间罐,用于交替贮存透过液,同时在进入下一级膜滤拆分前, 在膜滤透过液中再次加入大分子手性选择剂,实现交替进行识别反应的功能, 通过中间罐阀门的交替切换,形成两个并联供料的通路,保证膜滤系统供料 的连续性,依次串联多级并联的中间反应罐和膜滤系统则形成串联式连续多 级拆分工艺。
本实用新型提供了一种串联式连续多级手性拆分装置,其特征在于至 少包括两级膜滤,在每级膜滤后设置并联的两个用于交替贮存透过液的中间 罐,每个中间罐的前后各设置一个阀门。
应用所述装置的多级手性拆分方法,包括以下步骤,其特征在于
(1) 将大分子手性选择剂加入到手性外消旋体溶液中,进行手性识别反 应,启动一级膜滤进行拆分;
(2) 将一级膜滤透过液收集于一级膜滤一个中间罐,加入大分子手性选择剂进行识别反应后,启动二级膜滤进行拆分;
(3) 在进行二级膜滤拆分的同时, 一级膜滤继续进行拆分, 一级膜滤透 过液收集于另一个中间罐,加入大分子手性选择剂进行识别反应后,切换到 另一并联的一级膜滤中间罐; .
(4) 将二级膜滤透过液收集于二级膜滤一个中间罐,加入大分子手性选 择剂进行识别反应后,启动三级膜滤进行拆分;
(5) 如此顺延,实现多级串联的连续拆分。
本实用新型的设计思路在每级膜滤后设置并联的两个中间罐,用于交替 贮存透过液,同时在进入下一级膜滤拆分前,实现交替进行一定时间识别反 应的功能,识别反应时间可依据手性选择剂和待拆分体系的种类进行确定, 通常范围为1-4小时。
在本实用新型中,所述的膜滤是指溶液在压力驱动下,透过一种半透膜 的分离现象,这是膜分离技术领域公知的压力驱动膜过程,可以是纳滤膜、 超滤膜或微滤膜,所用的材料可以是有机膜、无机膜、或无机/有机复合膜。 所述的膜孔径为1纳米到100微米之间。
本实用新型中的手性识别剂是蛋白质、抗菌素、多糖、氨基酸、脱辅基 酶、DNA、表面活性剂和超分子化合物(如环糊精、冠醚),在选择手性识别 剂时,除要求对待分离的手性混合物有一定的亲和性差异外,同时要求手性识 别剂分子尺寸大于膜孔径,能够被所选的膜有效截留。而待分离的手性化合物 分子尺寸小于膜孔径,单独膜滤可通过膜。
以下结合附图对本实用新型进一步说明


图1、串联式连续多级手性拆分装置示意图
具体实施方式
手性识别剂牛血清蛋白和待拆分手性DL-色氨酸混合物在反应罐Al中进 行2小时的识别反应后,启动一级膜滤2,进行膜拆分;一级膜滤透过液经三通A3,阀A4贮存于一级膜滤中间罐B5中,再次加 入牛血清蛋白进行反应2小时后,启动二级膜滤ll,待拆分液经阀B6,三通 BIO,进入二级膜滤ll进行膜拆分,此时打开阀C7,关闭阀A4, 一级膜滤的 透过液进入一级膜滤中间罐C8中,同时加入牛血清蛋白进行反应,2小时后 打开阀A4,关闭阀C7, 一级膜滤的透过液切换进入到一级膜滤中间罐C8中, 一级膜滤中间罐C8中的一级膜滤透过液则经阀D9,三通B10后进入二级膜滤 11中连续拆分;
二级膜滤透过液经三通C12,阀E13贮存于二级膜滤中间罐D14中,加入 牛血清蛋白进行反应2小时后,启动三级膜滤20,待拆分液经阀F15,三通 D]9,进入三级膜滤20进行膜拆分,此时打开阀G16,关闭阀E13, 二级膜滤 的透过液进入二级膜滤中间罐E17中,同时加入牛血清蛋白进行反应,2小时 后打开阀E13,关闭阀G16, 二级膜滤的透过液切换进入到二级膜滤中间罐F14 中,二级膜滤中间罐E17中的二级膜滤透过液则经阀H18,三通D19后进入三 级膜滤20中连续拆分;
三级膜滤透过液可以经三通E21,阀122进入三级膜滤中间罐F23,或通 过交替切换阀门,经三通E21,阀J24进入三级膜滤中间罐G25
如未达到拆分要求,可以按照上述方式连续串联更多级膜滤系统进行连 续拆分。
权利要求1. 一种串联式连续多级手性拆分装置,其特征在于至少包括两级膜滤,在每级膜滤后设置并联的两个用于交替贮存透过液的中间罐,每个中间罐的前后各设置一个阀门。
专利摘要一种串联式连续多级手性拆分装置属于手性领域。利用固膜实现手性拆分时,多级拆分可以提高拆分效率,而且实现拆分过程的连续化问题是其迈向工业化的关键环节。装置至少包括两级膜滤,在每级膜滤后设置并联的两个用于交替贮存透过液的中间罐,每个中间罐的前后各设置一个阀门。应用该装置进行连续多级手性拆分首先将大分子手性选择剂加入到手性外消旋体溶液中进行手性识别反应,然后耦合膜滤实现拆分。在每级膜滤后设置并联的两个中间罐,用于交替贮存透过液,同时在进入下一级膜滤拆分前,通过中间罐阀门的交替切换,实现交替进行一定时间识别反应的功能,保证膜滤系统供料的连续性。
文档编号B01D61/58GK201241044SQ200820108199
公开日2009年5月20日 申请日期2008年5月30日 优先权日2008年5月30日
发明者刘忠洲, 张国俊, 纪树兰, 阮振刚, 学 高 申请人:北京工业大学

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