从原料中分离与浓缩目标组分的多柱切换循环色谱分离系统及其方法技术方案

一种从原料中分离与浓缩目标组分的多柱切换循环色谱分离系统及其方法，包括：N根色谱柱、N为≥3的整数；N根色谱柱保持串联，串联方式每隔一定时间进行切换；具体的：首先，洗脱剂从第1根色谱柱的入口流向第N根色谱柱的出口；一定时间后，系统切换成第2根、…、第N根和第1根色谱柱串联，洗脱剂从第2根色谱柱的入口流向第1根色谱柱出口；按此方式，系统切换(N‑1)次后，串联方式为第N根、第1根、第2根、…、第N‑1根色谱串联，洗脱剂沿上述串联顺序从第N根入口流向第N‑1根出口；系统切换N次后，串联方式为第1根、第2根、…、第N根色谱串联；修饰剂从洗脱剂入口下游的任意一根色谱柱的入口流入，修饰剂的洗脱能力弱于洗脱剂的。

【技术实现步骤摘要】
从原料中分离与浓缩目标组分的多柱切换循环色谱分离系统及其方法
本专利技术涉及色谱分离的
，具体的涉及一种从原料中分离与浓缩目标组分的多柱切换循环色谱分离系统及其方法。
技术介绍
循环色谱能够在不增加柱压的前提下延长等效柱长，因而特别适于分离诸如对映异构体、同分异构体和天然同系物等难分离物系。但待分离组分的浓度谱带在分离过程中会不断展宽，导致弱保留组分的谱带前沿很容易追赶上强保留组分的谱带后沿而使分离失败。为避免这一不利影响，可降低进料量；或采用峰切割技术，在每个循环中将已经实现分离的弱保留组分谱带前沿和强保留组分谱带后沿切割出系统，仅使组分谱带的重叠部分在系统内循环。这些措施虽然避免了弱保留组分谱带前沿追及强保留组分谱带后沿，但并未从根本上解决谱带扩展，导致产品馏分浓度低，回收困难。现有技术有采用双柱溶剂梯度循环色谱技术，即通过阀门切换，使两根色谱柱始终保持串联，在两柱中间引入一股修饰剂，可产生一种浓度谱带收缩机制，阻止谱带扩展。但这种双柱溶剂梯度循环色谱存在一个问题，即其固定相利用率不高。如图1所示，在分离过程的每一次切换周期内，目标组分的浓度谱带(图中阴影)总是从上游色谱柱迁移到下游色谱柱内，对目标组分谱带没有覆盖到的区域而言，其内部的固定相显然并未起到分离作用。所以在这种双柱溶剂梯度循环色谱系统中，两根色谱柱虽然都承担分离作用，但实际上大部分固定相并未被利用。例如，在最优操作条件下的每一次切换周期内，目标组分谱带尾部总是刚好离开上游色谱柱，而前沿则刚好达到下游色谱柱出口，从图1可知，其未被利用的固定相至少占到全部固定相的50％，也就是说固定相利用率最大为50％。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术的不足，提供一种能够提高固定相利用率的从原料中分离与浓缩目标组分的多柱切换循环色谱分离系统。为了解决上述技术问题，本专利技术提供的技术解决方案是这样实现的：一种从原料中分离与浓缩目标组分的多柱切换循环色谱分离系统，该系统包括：N根色谱柱、且N为≥3的整数，阀门组件；所述的N根色谱柱通过阀门组件始终保持串联连接，所述的N根色谱柱的串联方式为每隔一定时间进行切换；具体的切换过程为：首先，洗脱剂从第1根色谱柱的入口流向第N根色谱柱的出口；一定时间后，系统切换成第2根、第3根、…、第N根和第1根色谱柱串联，洗脱剂沿着上述串联顺序从第2根色谱柱的入口流向第1根色谱柱出口；一定时间后，系统再次切换成第3根、第4根、…、第N根、第1根和第2根色谱柱串联，洗脱剂沿着上述串联顺序从第3根色谱柱的入口流向第2根色谱柱的出口；按此方式，系统切换(N-1)次后，串联方式为第N根、第1根、第2根、….、第N-1根色谱串联，洗脱剂沿着上述串联顺序从第N根色谱柱入口流向第N-1根色谱柱出口；系统切换N次后，串联方式为第1根、第2根、….、第N根色谱串联，洗脱剂从第1根色谱柱的入口流向第N根色谱柱的出口；该系统按照上述循环往复地切换，在运行过程中，修饰剂从位于洗脱剂入口下游的任意一根色谱柱的入口流入系统，且其中修饰剂的洗脱能力弱于洗脱剂的洗脱能力。作为优选，为了使得洗脱剂的洗脱能力强于修饰剂的洗脱能力，可以加热洗脱剂并冷却修饰剂，以保证洗脱剂温度高于修饰剂的温度，从而实现洗脱剂的洗脱能力强于修饰剂的洗脱能力。作为优选，为了使得洗脱剂的洗脱能力强于修饰剂的洗脱能力，也可以采用洗脱剂中具有强洗脱能力的溶剂的体积百分含量高于修饰剂中具有强洗脱能力的溶剂的体积百分含量的方法。也可以同时采用加热洗脱剂并冷却修饰剂和洗脱剂中具有强洗脱能力的溶剂的体积百分含量高于修饰剂中具有强洗脱能力的溶剂的体积百分含量进行操作，实现洗脱剂的洗脱能力强于修饰剂的洗脱能力。本专利技术还提供一种利用上述多柱切换循环色谱分离系统分离和浓缩目标组分的方法，具体步骤包括：(1)进料：将待分离的原料溶于任一种可溶解原料的溶剂中，配制成原料液；多柱切换循环色谱分离系统的初始状态为第1根、第2根、…、第N根色谱柱依次串联，然后将原料液从任意一根色谱柱入口加入系统，使目标物被吸附在系统内；(2)纯化：多柱切换循环色谱系统状态仍为第1根、第2根、…、第N根色谱柱依次串联，然后将洗脱剂从第1色谱柱入口流入系统，并将修饰剂从洗脱剂入口下游的任一色谱柱入口流入系统；一定时间后，系统切换，此时第2根、第3根、…、第N根和第1根色谱柱串联，洗脱剂从第2色谱柱入口流入系统，并将修饰剂从洗脱剂入口下游的任一色谱柱入口流入系统；一定时间后，系统再次切换，此时第3根、第4根、…、第N根、第1根、第2根色谱柱串联，洗脱剂从第3根色谱柱入口流入系统，并将修饰剂从洗脱剂入口下游的任一色谱柱入口流入系统；按此方式，系统切换(N-1)次后，第N根、第1根、第2根、….、第N-1根色谱串联，洗脱剂从第N根色谱柱的入口流向第N-1根色谱柱的出口，修饰剂则从位于洗脱剂入口下游的第1到第N-1色谱柱入口中的任一入口加入系统；系统切换N次后，第1、第2、….、第N色谱串联，洗脱剂从第1根色谱柱入口流向第N根色谱柱出口，修饰剂从位于洗脱剂入口下游的第2根到第N根色谱柱入口中的任一入口加入系统；按上述方式循环往复地切换系统，即循环往复地改变N根色谱柱的串联方式以及洗脱剂和修饰剂入口位置，最终获得纯化的目标产物。优选的，本专利技术的系统，在进料过程中，洗脱泵和修饰泵均不运行，阀门组件亦不切换，将原料从第1色谱柱入口加入，当目标组分从第(N-1)根色谱柱流出时，停止进料，此时对应的进料量为最适宜的进料量。本专利技术所述的系统切换，即洗脱剂入口和流出液出口位置发生变化，任意相邻两次切换的时间间隔取决于具体的分离物系和系统耐压能力，而且可以相等也可以不相等。本专利技术所述的第1根、第2根、…、第N根色谱柱串联，或第2根、3根、…、第N根、第1根色谱柱串联，是从系统内流动的介质的流动方向来界定的：如：流体从第1根色谱柱经第2根、第3根、…流向第N根色谱柱，则为第1根到第N根色谱柱串联；流体从第2根色谱柱经第3根、第4根、…第N根色谱柱流向第1根色谱柱，则为第2根到第N根色谱柱和第1根色谱柱串联，其余串联状态依此类推。本专利技术的技术原理是：在多柱切换循环色谱中，分离组分浓度谱带在多根柱子组成的一个闭环内循环中移动，在谱带迁移过程中，如果上游柱子内部流动相的洗脱能力比下游柱子内部流动相的洗脱能力更强，则能够使每一个分离组分的浓度谱带后沿的迁移速率比其浓度谱带前沿的迁移速率更快，这样就对浓度谱带产生一种收缩效应，以克服和抵消浓度谱带的扩展；此外，更为重要的是本专利技术的色谱柱涉及成三根及以上，可以很好地避免两根色谱柱存在的固定相利用率低的问题，本专利技术的固定相利用率通过合理地布局色谱柱的数量以及进料出料的位置和进料出料的成分等等，实现了利用率在50％以上的技术效果。本专利技术即是基于这一认识，通过如下三种措施来使上游柱子内部流动相的洗脱能力强于下游柱子内部流动相的洗脱能力，同时使得色谱柱的利用率达到50％以上：(1)洗脱剂中具有强洗脱能力的溶剂的体积百分含量高于修饰剂中具有本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种从原料中分离与浓缩目标组分的多柱切换循环色谱分离系统，其特征在于：该系统包括：N根色谱柱、且N为≥3的整数，阀门组件；所述的N根色谱柱通过阀门组件始终保持串联连接，所述的N根色谱柱的串联方式为每隔一定时间进行切换；具体的切换过程为：首先，洗脱剂从第1根色谱柱的入口流向第N根色谱柱的出口；一定时间后，系统切换成第2根、第3根、…、第N根和第1根色谱柱串联，洗脱剂沿着上述串联顺序从第2根色谱柱的入口流向第1根色谱柱出口；一定时间后，系统再次切换成第3根、第4根、…、第N根、第1根和第2根色谱柱串联，洗脱剂沿着上述串联顺序从第3根色谱柱的入口流向第2根色谱柱的出口；按此方式，系统切换(N-1)次后，串联方式为第N根、第1根、第2根、….、第N-1根色谱串联，洗脱剂沿着上述串联顺序从第N根色谱柱入口流向第N-1根色谱柱出口；系统切换N次后，串联方式为第1根、第2根、….、第N根色谱串联，洗脱剂从第1根色谱柱的入口流向第N根色谱柱的出口；该系统按照上述循环往复地切换，在运行过程中，修饰剂从位于洗脱剂入口下游的任意一根色谱柱的入口流入系统，且其中修饰剂的洗脱能力弱于洗脱剂的洗脱能力。/n

【技术特征摘要】
1.一种从原料中分离与浓缩目标组分的多柱切换循环色谱分离系统，其特征在于：该系统包括：N根色谱柱、且N为≥3的整数，阀门组件；所述的N根色谱柱通过阀门组件始终保持串联连接，所述的N根色谱柱的串联方式为每隔一定时间进行切换；具体的切换过程为：首先，洗脱剂从第1根色谱柱的入口流向第N根色谱柱的出口；一定时间后，系统切换成第2根、第3根、…、第N根和第1根色谱柱串联，洗脱剂沿着上述串联顺序从第2根色谱柱的入口流向第1根色谱柱出口；一定时间后，系统再次切换成第3根、第4根、…、第N根、第1根和第2根色谱柱串联，洗脱剂沿着上述串联顺序从第3根色谱柱的入口流向第2根色谱柱的出口；按此方式，系统切换(N-1)次后，串联方式为第N根、第1根、第2根、….、第N-1根色谱串联，洗脱剂沿着上述串联顺序从第N根色谱柱入口流向第N-1根色谱柱出口；系统切换N次后，串联方式为第1根、第2根、….、第N根色谱串联，洗脱剂从第1根色谱柱的入口流向第N根色谱柱的出口；该系统按照上述循环往复地切换，在运行过程中，修饰剂从位于洗脱剂入口下游的任意一根色谱柱的入口流入系统，且其中修饰剂的洗脱能力弱于洗脱剂的洗脱能力。


2.根据权利要求1所述的从原料中分离与浓缩目标组分的多柱切换循环色谱分离系统，其特征在于：所述的修饰剂的洗脱能力弱于洗脱剂的洗脱能力，具体通过如下方式实现：加热洗脱剂并冷却修饰剂，以保证洗脱剂的温度高于修饰剂的温度。


3.根据权利要求1所述的从原料中分离与浓缩目标组分的多柱切换循环色谱分离系统，其特征在于：所述的修饰剂的洗脱能力弱于洗脱剂的洗脱能力，具体通过如下方式实现：洗脱剂中具有强洗脱能力的溶剂的体积百分含量高于修饰剂中具有强洗脱能力的溶剂的体积百分含量。


4.根据权利要求2或3所述的从原料中分离与浓缩目标组分的多柱切换循环色谱分离系统，其特征在于：所述的修饰剂的洗脱能力弱于洗脱剂的洗脱能力，具体通过如下方式实现：加热洗脱剂并冷却修饰剂，同时洗脱剂中具有强洗脱能力的溶剂的体积百分含量高于修饰剂中具有强洗脱能力的溶剂的体积百分含量。


5.根据权利要求1所述的从原料中分离与浓缩目标组分的多柱切换循环色谱分离系统，其特征在于：所述的系统切换的时间间隔不一定相等。


6.一种利用多柱切换循环色谱分离系统分离和浓缩目标组分的方法，其特征在于：具体步骤包括：
(1)进料：将待分离的原料溶于任一种可溶解原料的溶剂中，配制成原料液；...

【专利技术属性】
技术研发人员：危凤，汪思琪，徐开富，杨雨，夏金嵘，林立哲，
申请(专利权)人：浙江大学宁波理工学院，
类型：发明
国别省市：浙江;33