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磷酸奥司他韦(达菲)是一种抗流感病毒的药物,莽草酸(ShikimicAcid,SA)是其合成的先导化合物。莽草酸主要从天然植物中获取,其过程包括提取、过滤、浓缩、柱层析和结晶等多个步骤,操作复杂且费时。本论文提出将扩张床色谱(ExpandedBedAbsorptionChromatography,EBAC)与高速逆流色谱(HighSpeedCounter-CurrentChromatogrphy,HSCCC)联用,实现从八角中一步获取高纯度莽草酸单体。
论文首先对莽草酸的离子交换树脂分离方法进行了研究。通过静态实验筛选到强碱性阴离子交换树脂D293作为分离介质,并探究了莽草酸在D293树脂上的吸附热力学和动力学行为。结果表明D293树脂对莽草酸的吸附符合BET吸附平衡模型,动力学过程符合二级速率方程模型。通过优化莽草酸的离子交换树脂分离方法,得到纯度为59%的莽草酸粗提物,回收率为92%。
设计并搭建了以D293树脂为吸附介质的集成化扩张床系统,考察了流体粘度和流速的关系,利用Richardson-Zaki公式对床体扩张性能进行描述,结果表明D293离子交换树脂满足扩张床对莽草酸吸附的操作要求。在此基础上,利用集成化扩张床分离方法对八角中莽草酸进行提取富集,得到产品纯度为59.6%,回收率为97%。对莽草酸的常规离子交换层析分离法和集成化扩张床提取分离法进行了比较和评价。集成化方法将多重提取分离步骤融合成一个连续动态循环的过程,在过程效率、处理通量、能量消耗及能源效益等方面具有显著优势。
建立了莽草酸粗取物的高速逆流色谱纯化方法,得到适合的逆流色谱溶剂系统为正丁醇/乙酸/水(v/v/v=4∶1:5),考察了HSCCC分离方法主要参数中转速及流速对分离效果的影响,对HSCCC操作流速的平方根F1/2和固定相保留率Sf进行了线性回归分析,并得到相关度良好的线性方程。在优化的分离条件下,HSCCC分离方法可以在180min内得到纯度大于96%的莽草酸,其回收率大于60%。
在集成化扩张床与高速逆流色谱两种方法离线联用提取纯化莽草酸的基础上,首次建立了EBAC-HSCCC二维在线联用系统。将集成化扩张床色谱用于莽草酸的提取和第一维初步分离,所得组分通过接口直接转移至第二维高速逆流色谱进一步纯化,最终得到高纯度的莽草酸单体化合物。利用该二维色谱联用系统实现了从八角药材中一步获取莽草酸,产物纯度大于99%,回收率大于90%,具有制备效率高的优点,且有利于实现莽草酸的连续化、自动化制备。