离子交换树脂分离米格列醇的应用基础研究

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米格列醇作为一种重要的糖尿病治疗药物,可利用化学全合成法和化学与生物组合法进行制备,而化学与生物组合法合成米格列醇路线因具有流程短、条件温和、收率高等优势受到重视。同时,高纯度分离是作为原料药物使用的前提,因此针对化学与生物组合法特点开展的米格列醇分离工艺过程研究是十分关键的课题,但鉴于米格列醇及其相关物质特殊的化学结构,其分离和纯化方面的基础数据相对欠缺。本文以米格列醇和离子交换树脂间的相互作用作为对象,研究米格列醇吸附分离纯化过程的基本规律及工艺条件。主要研究内容及结论如下:1.通过对波长、吸光度与浓度间关系等分光光度计测试条件研究,确立了可用于工艺过程监控的米格列醇及N-羟乙基葡萄糖胺浓度简便测试方法,通过准确度和精密度分析,证明了该测试方法的可行性。2.研究米格列醇吸附平衡规律,获得了吸附介质类型、浓度、温度和溶液pH值对离子交换吸附平衡影响关系,并运用热力学、平衡吸附模型、SEM和孔结构测试去分析米格列醇与树脂间的吸附平衡行为。结果表明:米格列醇在树脂D001上具有较高的吸附量,不同米格列醇初始浓度下的等温吸附平衡遵循Langmuir方程。该离子交换过程为放热过程,温度越高,越不利于米格列醇在树脂D001上的吸附。相同起始浓度下的吸附平衡研究发现:随着温度的升高,树脂表面覆盖分数(0)值逐渐下降。相同温度条件下,随着米格列醇溶液浓度的增加,树脂表面覆盖分数0值逐渐加大。米格列醇溶液在中性条件下,树脂对其具有较高吸附量且树脂吸附后表面积增大,而树脂内孔面积、孔容和孔直径呈下降趋势。3.通过考察米格列醇浓度、温度和震荡速率外在因素去研究米格列醇在树脂D001上的离子交换过程。结果表明:米格列醇在D001树脂上吸附交换3h即可达到吸附平衡。溶液初始浓度越大,吸附速率越快,树脂平衡吸附量也越大。温度越高,离子交换达到吸附平衡的时间越短。恒温振荡器的震荡速率越快,吸附速率越大,但震荡速率对吸附过程的影响有临界值。动力学模型拟合分析表明该离子交换过程符合类型1的伪二级动力学模型。米格列醇在树脂D001上的离子交换过程为膜扩散控制,溶液浓度、温度和震荡速率值的改变对米格列醇在D001树脂上的吸附传质扩散过程控制影响较弱。相关物质N-羟乙基葡萄糖胺相对米格列醇在树脂上具有更强的离子交换吸附能力,该等温吸附平衡过程也符合Langmuir吸附方程,且两者都具有相似的离子交换动力学方程。4.考察米格列醇上样液浓度、流速、温度、高径比、床层堆积高度以及洗脱剂类型、浓度和流速影响因素去研究固定床中米格列醇的吸、脱附规律。结果表明:随着上样液浓度的增大,达到树脂吸附平衡饱和点的时间缩短,固定床传质区高度(MTZ)增大,固定床树脂吸附率(A)变小,上样液浓度为8mg/mL和流速为0.7mL/min时的吸附量最大。动力学模型对离子交换过程拟合分析结果显示:Thomas模型和Yoon-Nelson模型对其具有较好的拟合度。上样液的溶液温度对吸附过程影响较小。固定床高径比(H/D)越小,对应的固定床吸附效率(AE)和A值越大。床层堆积高度越大,吸附量越大。BDST模型拟合度高,对应的理论计算值N0和Ka与实验值相差小。筛选氨水作为洗脱剂,当氨水浓度越大,流速越低时所对应的物质洗脱量越大。固定床堆积高度为1.5cm时,洗脱剂的洗脱效率(EE)达到最大。5.以上样液混合物的不同流速、固定床高径比、床层树脂堆积高度以及洗脱剂浓度和流速等影响因素来研究米格列醇和N-羟乙基葡萄糖胺不同质量比下混合物在固定床上的离子交换分离过程。结果表明:随着上样混合溶液中米格列醇含量的提高,AE值逐渐增大,而A值下降。上样液流速较大时具有较小的固定床MTZ值,其对应的AE值和A值都明显增大。固定床高径比越大,其对应的固定床树脂吸附量越小,AE和A值都较小。固定床堆积高度越大,树脂吸附量、AE值和A值都增大。对于米格列醇与N-羟乙基葡萄糖胺质量比固定的混合物上样液,在设定吸附条件下进行洗脱,结果显示:氨水浓度越大,流速越小,洗脱混合物中米格列醇与N-羟乙基葡萄胺质量比值越大。针对不同质量比下的混合物吸附洗脱实验发现:上样液混合物中米格列醇质量比值越高,氨水对其洗脱影响越明显,当上样液混合物中米格列醇与N-羟乙基葡萄糖胺质量比值为9:1时,经过氨水洗脱后可使洗脱混合物溶液中两者质量比值提高到62.6,米格列醇由最初纯度90.0%提高到98.0%以上。同样以氨水对固定床树脂不同堆积高度下吸附米格列醇的洗脱实验研究结果表明:氨水对固定床树脂堆积高度为1.5cm的床层树脂上吸附离子洗脱效果较好,这时洗脱液中米格列醇与N-羟乙基葡萄糖胺质量比值达到最大。同时通过明显提高固定床层高度下的洗脱实验研究,优化了米格列醇与N-羟乙基葡萄糖胺间的洗脱曲线,建立了洗脱动力学模型,归纳了组分间的分离规律。
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