專利名稱：一種串聯(lián)式連續(xù)多級手性拆分方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種手性拆分方法和裝置，具體地說涉及一種利用串聯(lián)多級 親和膜濾來實現(xiàn)手性物質(zhì)連續(xù)拆分的方法。
技術(shù)背景近年來，不對稱性的手性化合物在藥物、食品、香料、建筑等諸多領(lǐng)域 中扮演著極為關(guān)鍵的作用，"手性經(jīng)濟"迅猛發(fā)展。天然獲取純手性物質(zhì)的 種類和數(shù)量有限，不對稱合成技術(shù)又面臨產(chǎn)率低、成本高和手性源制約的挑 戰(zhàn)。比較而言，手性拆分在獲取單手性物質(zhì)的種類、數(shù)量以及成本等方面均 具優(yōu)勢。手性拆分即外消旋體內(nèi)兩種對映體的分離，也已成為近年來國際手 性研究領(lǐng)域的一個熱點課題。但由于對映體的分子式相同、基本物化性質(zhì)相 近(除光學(xué)性能外)，因此，實現(xiàn)手性化合物的拆分是當(dāng)前亟待解決的一項技術(shù)難題。近20年來，手性拆分研究工作多數(shù)集中在分析水平和實驗室規(guī)模。 氣相色譜和液相色譜法拆分是當(dāng)前手性領(lǐng)域最為重要的拆分方法，但色 譜法一般需要柱前樣品衍生化，衍生化過程不僅費時麻煩，而且有可能使分 析物質(zhì)發(fā)生消旋，影響分析結(jié)果。采用配位體交換色譜則尚需開發(fā)并制備手性配體交換色譜固定相。其它的手性分離方法還包括結(jié)晶法、化學(xué)法以及 酶法。這些方法的缺陷是效率低、需多次重復(fù)操作制備，且所用的手性試劑 及酶制劑一般難以得到，不便回收及反復(fù)使用。有學(xué)者認為，在手性化合物 領(lǐng)域，膜分離是最有可能實現(xiàn)工業(yè)化的拆分技術(shù)，因而近年來備受關(guān)注。手 性液膜(如支撐液膜、本體液膜、乳狀液膜)曾被研究過，但普遍存在長 期穩(wěn)定性差的問題。由于固膜拆分具有便于連續(xù)操作、易于放大、裝置設(shè)計 與系統(tǒng)應(yīng)用靈活、能耗低、能量利用率高等突出優(yōu)點，因而成為膜法手性拆 分的重點方向。手性選擇劑對映體的選擇性識別親和性差異是固膜拆分的基礎(chǔ)，常用的手 性選擇劑包括蛋白質(zhì)、抗菌素、多糖、氨基酸、脫輔基酶、DNA、表面活性 劑和超分子化合物(如環(huán)糊精、冠醚)等，這類物質(zhì)具有能與對映體作用的特 異性結(jié)合位點(包括對映體結(jié)合位置、手性環(huán)或空穴)，對映體與結(jié)合位點數(shù)目 以及結(jié)合力的差異將導(dǎo)致消旋體滲透量和滲透速率間的差距。 一般大環(huán)類選擇體則能通過"內(nèi)外識別"、手性位阻、靜電作用等選擇性地與對映體形成有差 異的主客體包結(jié)絡(luò)合物。手性固膜拆分可以分為兩類， 一類是直接將手性識別 劑通過共混、接枝、浸醮等方法固定在高分子分離膜上，然后利用映體通過 固膜時的擴散性和選擇性的差異來實現(xiàn)拆分，這類膜的通量通常較低，加壓 操作時又容易造成選擇性降低。另外一類是直接利用商售膜如超濾、納濾膜 等進行拆分，這種方法可以分為兩步首先利用手性選擇劑對對映體的識別 能力差異，先進行點位識別反應(yīng)或包合反應(yīng)形成包結(jié)絡(luò)合物，然后再通過成 熟的超濾或納濾實現(xiàn)拆分，由于這些超濾和納濾膜過程都是非常成熟，因此 容易實現(xiàn)規(guī)模化，這種方法中通常第一步的手性識別反應(yīng)需要一定的時間后 進入膜濾單元拆分才能達到較好的拆分效果，因此，在手性拆分的工業(yè)化進 程中，除考慮獲得高拆分效率和收率外，實現(xiàn)拆分過程的連續(xù)化是其中的重 要環(huán)節(jié)。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種串聯(lián)式連續(xù)多級手性拆分方法和裝置，可通 過串聯(lián)多級親和膜濾單元實現(xiàn)對將手性物質(zhì)的多級拆分，從而提高拆分系數(shù)。本發(fā)明技術(shù)方案的原理是首先將大分子手性選擇劑加入到手性外消旋 體溶液中進行手性識別反應(yīng)，然后耦合膜濾實現(xiàn)拆分。在每級膜濾后設(shè)置并 聯(lián)的兩個中間罐，用于交替貯存透過液，同時在進入下一級膜濾拆分前，在 膜濾透過液中再次加入大分子手性選擇劑，實現(xiàn)交替進行識別反應(yīng)的功能， 通過中間罐閥門的交替切換，形成兩個并聯(lián)供料的通路，保證膜濾系統(tǒng)供料 的連續(xù)性，依次串聯(lián)多級并聯(lián)的中間反應(yīng)罐和膜濾系統(tǒng)則形成串聯(lián)式連續(xù)多 級拆分工藝。本發(fā)明提供了一種串聯(lián)式連續(xù)多級手性拆分裝置，其特征在于至少包 括兩級膜濾，在每級膜濾后設(shè)置并聯(lián)的兩個用于交替貯存透過液的中間罐， 每個中間罐的前后各設(shè)置一個閥門。應(yīng)用所述裝置的多級手性拆分方法，包括以下步驟，其特征在于(1) 將大分子手性選擇劑加入到手性外消旋體溶液中，進行手性識別反 應(yīng)，啟動一級膜濾進行拆分；(2) 將一級膜濾透過液收集于一級膜濾一個中間罐，加入大分子手性選擇劑進行識別反應(yīng)后，啟動二級膜濾進行拆分；(3) 在進行二級膜濾拆分的同時， 一級膜濾繼續(xù)進行拆分， 一級膜濾透過液收集于另一個中間罐，加入大分子手性選擇劑進行識別反應(yīng)后，切換到另一并聯(lián)的一級膜濾中間罐；(4) 將二級膜濾透過液收集于二級膜濾一個中間罐，加入大分子手性選 擇劑進行識別反應(yīng)后，啟動三級膜濾進行拆分；(5) 如此順延，實現(xiàn)多級串聯(lián)的連續(xù)拆分。本發(fā)明的設(shè)計思路在每級膜濾后設(shè)置并聯(lián)的兩個中間罐，用于交替貯存 透過液，同時在進入下一級膜濾拆分前，實現(xiàn)交替進行一定時間識別反應(yīng)的 功能，識別反應(yīng)時間可依據(jù)手性選擇劑和待拆分體系的種類進行確定，通常 范圍為1-4小時。在本發(fā)明中，所述的膜濾是指溶液在壓力驅(qū)動下，透過一種半透膜的分 離現(xiàn)象，這是膜分離技術(shù)領(lǐng)域公知的壓力驅(qū)動膜過程，可以是納濾膜、超濾 膜或微濾膜，所用的材料可以是有機膜、無機膜、或無機/有機復(fù)合膜。所述 的膜孔徑為1納米到100微米之間。本發(fā)明中的手性識別劑是蛋白質(zhì)、抗菌素、多糖、氨基酸、脫輔基酶、DNA、表面活性劑和超分子化合物(如環(huán)糊精、冠醚)，在選擇手性識別劑時， 除要求對待分離的手性混合物有一定的親和性差異外，同時要求手性識別劑分 子尺寸大于膜孔徑，能夠被所選的膜有效截留。而待分離的手性化合物分子尺 寸小于膜孔徑，單獨膜濾可通過膜。


下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進一步說明圖l、串聯(lián)式連續(xù)多級手性拆分裝置示意圖具體實施方式
手性識別劑牛血清蛋白和待拆分手性DL-色氨酸混合物在反應(yīng)罐Al中進 行2小時的識別反應(yīng)后，啟動一級膜濾2，進行膜拆分；一級膜濾透過液經(jīng)三通A3，閥A4貯存于一級膜濾中間罐B5中，再次加 入牛血清蛋白進行反應(yīng)2小時后，啟動二級膜濾ll，待拆分液經(jīng)閥B6，三通 BIO，進入二級膜濾ll進行膜拆分，此時打開閥C7，關(guān)閉閥A4， 一級膜濾的 透過液進入一級膜濾中間罐C8中，同時加入牛血清蛋白進行反應(yīng)，2小時后 打開閥A4，關(guān)閉闊C7， 一級膜濾的透過液切換進入到一級膜濾中間罐C8中， 一級膜濾中間罐C8中的一級膜濾透過液則經(jīng)閥D9，三通BIO后進入二級膜濾 11中連續(xù)拆分；二級膜濾透過液經(jīng)三通C12，閥E13貯存于二級膜濾中間罐D(zhuǎn)14中，加入 牛血清蛋白進行反應(yīng)2小時后，啟動三級膜濾20，待拆分液經(jīng)閥F15，三通 D19，進入三級膜濾20進行膜拆分，此時打開閥G16，關(guān)閉閥E13， 二級膜濾 的透過液進入二級膜濾中間罐E17中，同時加入牛血清蛋白進行反應(yīng)，2小時 后打開閥E13，關(guān)閉閥G16， 二級膜濾的透過液切換進入到二級膜濾中間罐F14 中，二級膜濾中間罐E17中的二級膜濾透過液則經(jīng)閥H18，三通D19后進入三 級膜濾20中連續(xù)拆分；三級膜濾透過液可以經(jīng)三通E21，閥122進入三級膜濾中間罐F23，或通 過交替切換閥門，經(jīng)三通E21,閥J24進入三級膜濾中間罐G25如未達到拆分要求，可以按照上述方式連續(xù)串聯(lián)更多級膜濾系統(tǒng)進行連 續(xù)拆分。
權(quán)利要求
1. 一種串聯(lián)式連續(xù)多級手性拆分裝置，其特征在于至少包括兩級膜濾，在每級膜濾后設(shè)置并聯(lián)的兩個用于交替貯存透過液的中間罐，每個中間罐的前后各設(shè)置一個閥門。
2. 應(yīng)用權(quán)利要求1所述裝置的多級手性拆分方法，包括以下步驟，其特征在于(1) 將大分子手性選擇劑加入到手性外消旋體溶液中，進行手性識別反 應(yīng)，啟動一級膜濾進行拆分；(2) 將一級膜濾透過液收集于一級膜濾一個中間罐，加入大分子手性選 擇劑進行識別反應(yīng)后，啟動二級膜濾進行拆分；(3) 在進行二級膜濾拆分的同時， 一級膜濾繼續(xù)進行拆分， 一級膜濾透 過液收集于另一個中間罐，加入大分子手性選擇劑進行識別反應(yīng)后，切換到 另一并聯(lián)的一級膜濾中間罐；(4) 將二級膜濾透過液收集于二級膜濾一個中間罐，加入大分子手性選 擇劑進行識別反應(yīng)后，啟動三級膜濾進行拆分；(5) 如此順延，實現(xiàn)多級串聯(lián)的連續(xù)拆分。
全文摘要
一種串聯(lián)式連續(xù)多級手性拆分方法和裝置屬于手性領(lǐng)域。利用固膜實現(xiàn)手性拆分時，多級拆分可以提高拆分效率，而且實現(xiàn)拆分過程的連續(xù)化問題是其邁向工業(yè)化的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。至少包括兩級膜濾，在每級膜濾后設(shè)置并聯(lián)的兩個用于交替貯存透過液的中間罐，每個中間罐的前后各設(shè)置一個閥門。所述的連續(xù)多級手性拆分方法，首先將大分子手性選擇劑加入到手性外消旋體溶液中進行手性識別反應(yīng)，然后耦合膜濾實現(xiàn)拆分。在每級膜濾后設(shè)置并聯(lián)的兩個中間罐，用于交替貯存透過液，同時在進入下一級膜濾拆分前，通過中間罐閥門的交替切換，實現(xiàn)交替進行一定時間識別反應(yīng)的功能，保證膜濾系統(tǒng)供料的連續(xù)性。
文檔編號C07B57/00GK101284754SQ200810113779
公開日2008年10月15日 申請日期2008年5月30日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月30日
發(fā)明者劉忠洲, 張國俊, 紀(jì)樹蘭, 阮振剛, 學(xué) 高 申請人:北京工業(yè)大學(xué)