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大孔吸附树脂的基本情况中国中医科学院中药研究所王智民2010-7-24是20世纪60年代未在离子交换剂和其它吸附剂应用的基础上发展起来的一种新型树脂。是一种具有多孔立体结构，人工合成的有机高分子聚合物。是多孔网状结构，巨大的比表面积使其具有良好的吸附性能。能吸附液体中的特质，又称为大孔吸附树脂(macroporousabsorbingresin)大孔树脂（MacroporousResin，MR）主要应用植物活性成份的纯化如：皂苷、黄酮、内酯、生物碱中药复方精制及质量标准制定生物化学制品的净化、分离、回收工业废水、废液的处理一、基本知识（一）合成方法苯乙烯+二乙烯苯甲苯二甲苯+悬浮共聚抽提出甲苯二甲苯树脂珠体0.5%的明胶溶液溶剂抽提室温晾干25℃真空干燥成品其中：苯乙烯为聚合单体二乙烯苯为交联剂甲苯、二甲苯为致孔剂以聚苯乙烯系列为例CHCH2CHCH2CHCH2mn＋CHCH2CHCH2CHCH2CHCH2CH2CHCH聚苯乙烯类合成2、国产树脂的主要类型非极性树脂CHCH2CHCH2CHCH2＋聚合弱极性和极性树脂CHCH2CHCH2CHCH2＋聚合CCOCH3CH2CH3O＋或CHCH2COCN致孔剂：甲苯、石蜡、溶剂汽油、煤油、碳醇、聚乙烯醇等聚苯乙烯系列合成树脂：Diaion:HP20,HP21Sepabeads:SP825,SP850Sepabeads:SP70,SP700修饰的聚苯乙烯系列合成树脂:Sepabeads:SP207异丁烯系列合成树脂:Diaion:HP2MG3、三菱化学的大孔吸附树脂BrBrBrBrBrBrCH3CCOCH3OOOCH3CH3COOCH3CH2CH2OCOCH3CH3COOCH3COOCH3CH34、进口树脂的主要型号美国：XAD系列日本：DiaionHP和SP系列Porapak系列Chromosorb系列5、主要理化性质性状：白色、乳白色至微黄色颗粒粒度：20~60目。稳定性：不溶于水、酸、碱及有机溶剂，加热不溶，可在150℃以下使用。含水量：40~75%。按其极性和所选用单体分子结构的不同，可分为：1．非极性吸附树脂：为苯乙烯-二乙烯聚合物•AmberliteXAD-4DiaionHP-20•上海试剂厂的D101、D102、D401•南开大学的D1、D2、D3、D42．中等极性吸附树脂：为聚丙烯酸酯型聚合物•AmberliteXAD-6、XAD-7、XAD-83．极性吸附树脂：含硫氧、酰胺等基团•AmberliteXAD-9；南大化工厂的X-5、S-8•天津试剂二厂的GDX-501、GDX-601等4．强极性吸附树脂：含氨基、吡啶、氧化氮等极性基因•AmberliteXAD-11、AmberliteXAD-12、天津试剂二厂的GDX-402、GDX-403等6、类型国产大孔吸附树脂的主要型号及生产企业型号生产企业树脂骨架极性比表面积（m2/g）孔径HPD100沧州宝恩化工有限公司苯乙烯非极性55035HPD300沧州宝恩化工有限公司苯乙烯非极性65027HPD400沧州宝恩化工有限公司苯乙烯弱极性55083HPD500沧州宝恩化工有限公司苯乙烯弱极性52048HPD600沧州宝恩化工有限公司苯乙烯极性61028型号生产企业树脂骨架极性比表面积（m2/g）孔径D101天津农药厂苯乙烯非极性D201天津农药厂苯乙烯弱极性D301天津农药厂苯乙烯弱极性GDX-104天津试剂二厂苯乙烯非极性590GDX-401天津试剂二厂乙烯、吡啶强极性370GDX-501天津试剂二厂含氮极性80GDX-601天津试剂二厂强极性基团强极性90型号生产企业树脂骨架极性比表面积（m2/g）孔径SIP-1100上海医药工业研究院非极性450-55090SIP-1200上海医药工业研究院非极性500-600120SIP-1300上海医药工业研究院非极性550-58060SIP-1400上海医药工业研究院非极性600-65070上试101上海试剂厂苯乙烯非极性上试102上海试剂厂苯乙烯非极性上试401上海试剂厂苯乙烯非极性上试402上海试剂厂苯乙烯非极性型号生产企业树脂骨架极性比表面积（m2/g）孔径南大3520南开大学化工厂苯乙烯非极性D1南开大学化工厂乙基苯乙烯非极性D2南开大学化工厂乙基苯乙烯非极性382133D3南开大学化工厂乙基苯乙烯非极性D4南开大学化工厂乙基苯乙烯非极性D5南开大学化工厂乙基苯乙烯非极性D6南开大学化工厂乙基苯乙烯非极性46673D8南开大学化工厂乙基苯乙烯非极性71266Ds2南开大学化工厂苯乙烯非极性64259Ds5南开大学化工厂苯乙烯非极性415104型号生产企业树脂骨架极性比表面积（m2/g）孔径Dm2南开大学化工厂α-甲基苯乙烯非极性26624Dm5南开大学化工厂α-甲基苯乙烯非极性41332X-5南开大学化工厂苯乙烯非极性500-600290D-3520南开大学化工厂苯乙烯非极性480-52085-90D-4006南开大学化工厂苯乙烯非极性400-44065-75H-107南开大学化工厂苯乙烯非极性1000-1300AB-8南开大学化工厂苯乙烯弱极性480-520130-140NKA-9南开大学化工厂苯乙烯极性250-290155-165NKA-Ⅱ南开大学化工厂苯乙烯极性S-8南开大学化工厂苯乙烯极性100-120280-300小结骨架类型：苯乙烯、丙烯酸酯、丙烯腈、异丁烯等交联剂：二乙烯苯等致孔剂：甲苯、石蜡、溶剂汽油、煤油、碳醇、聚乙烯醇等分散剂：明胶等二、一般特性1、吸附质的分子大小与树脂孔径吸附质通过树脂的孔道而扩散到树脂的内表面被吸附，其吸附能力的大小除取决于比表面积外，还与吸附质的分子量和构型有关，树脂孔径的大小直接影响不同大小分子的自由出入，从而使树脂具有选择性。因此，只有当孔径对于吸附质足够大时，比表面积才能充分发挥作用。以头孢素C为例，用AmberliteXAD-4和SIP-7300型进行比较，尽管前者比表面积大，但平均孔径小，因此吸附速度较慢，解吸不够集中，杂质的分离效果也较差。2、树脂的强度MR强度与孔隙率有直接关系，也和制备工艺有关，一般地树脂孔隙率越高，孔体积越大，则强度越差，树脂的强度直接影响树脂的使用寿命，从而影响着树脂工艺法的成本。3、吸附物性质与树脂极性选择遵从类似物质吸附类似的“相似相容”原则，根据吸附物的极性大小选择不同类型的树脂极性较大成分一般适用于中极性MR分离极性较小成分一般适用于非极性MR分离4、分离规律分子量相似的成分极性越小，吸附能力越强，则越难洗脱下来；极性越大，吸附能力越弱，则越易洗脱下来。极性相似的成分分子量越大，越易洗脱下来。三、纯化中药成分药液水洗脱剂再生剂分段收集泵检测器/过程控制器储罐树脂柱纯化流程树脂→预处理→上样→吸附→洗脱→收集洗脱液→回收、浓缩→干燥→成品（一）操作基本步骤1．树脂的预处理树脂使用前，需根据使用要求进行程度不同的预处理，目的是将树脂内孔残存的未聚合单体与致孔剂、分散剂、防腐剂等有机残留物除去，提高树脂洁净度，提高树脂使用的安全性。①用水除去水溶性杂质②用有机溶剂除去脂溶性杂质③再用吸附介质除去残留的其它溶剂，以免影响树脂的吸附量大孔树脂HP-20第一步第二步第三步第四步第五步水洗95%乙醇洗水洗95%乙醇洗水洗脱反复多次3BV反复多次5BV反复多次弃弃弃回收检查检查：取第五步水洗脱液100ml，水浴蒸干后，取1～2ml加乙醇溶解，滴加水到乙醇溶液中，溶液中无白色浑浊现象。•检查主要针对树脂中残留交联剂、制孔剂是否洗脱完全。树脂预处理2、装柱与药液的上柱吸附药液上柱前的预处理为避免大孔树脂被污染堵塞，药液上柱前一般需经过滤处理，除去较多的悬浮颗粒杂质，保证树脂的使用顺利。泄漏曲线与吸附容量树脂吸附容量=泄漏点前上柱样品体积（ml)×样品浓度（mg.L-1)3、上柱工艺条件的筛选上样溶液的pH值根据化合物结构特点，灵活改变溶液pH值，可使提纯工作达到理想效果MR对中药成份的吸附遵循类似物易吸附类似物的原理，通常，酸性成分在酸液中能充分吸附，碱性成分则在碱性条件下能被较好地吸附，中性成分可在中性的条件下被吸附。药液浓度，流速及树脂柱径高比上述因素也直接影响了MR的吸附性能，可用正交实验考察之。4、树脂的解吸分离洗脱剂选择基本要求依据“相似相溶”原理。非极性MR，洗脱剂极性越小，洗脱能力越强；中等极性大孔树脂和极性较大的化合物来讲，则用极性较大的溶剂洗脱较为合适。分离的工艺一般经验工序流速流量备注填充逆流洗脱除去小粒子及破碎树脂前处理SV=1-55-10BV用（含水）乙醇等进行洗脱水洗脱SV=1-53-4BV必要时根据吸附剂的PH值使用缓冲液吸附SV=0.5-3根据吸附量应在吸附容量以下水洗SV=1-50.5-1BV将吸附液洗出溶出SV=0.5-32-10BV乙醇丙酮等的（含水）溶液溶出酸、碱、缓冲液等调节pH值或两者并用使有效成分溶出水洗脱SV=1-53-4BV必要时根据吸附液的PH值应用缓冲液再生SV=0.5-33-4BV多次应用乙醇，丙酮，碱+乙醇等溶剂水洗脱SV=1-53-4BV碱再生后加入酸中和四、树脂的再生1、树脂的再生其方法是一般用无水乙醇或95%乙醇洗脱至无色后，树脂柱即已再生。然后用大量水洗去醇，可用于相同植物成分的分离。若树脂颜色变深，可试用稀碱或稀酸溶液清洗，最后水洗至中性。树脂再生的评价指标应从树脂的吸附性能、稳定性等方面综合判断。具体可用比吸附量、比洗脱量、有效成份保留率及纯度等指标评价。2、预处理常用方法方法：回流法、渗漉法和水蒸气蒸馏法等溶剂：乙醇、甲醇、丙酮、异丙醇及稀酸、稀碱溶液一般方法：有机溶剂浸泡12h→洗脱2~3BV→浸泡3~5h，洗脱→浸泡，洗脱→加2~5%盐酸浸泡，洗脱→水洗至pH值中性→加2~5%氢氧化钠浸泡，洗脱→水洗至pH值中性。3、再生的常用方法再生溶剂的选择①乙醇：50％→95％②甲醇：50％→100％③异丙醇：④丙酮：50％→100％⑤碱性乙醇溶液：⑥2～5％盐酸：⑦2～5％NaOH：洗脱方法①正洗脱：②逆流洗脱：简单再生用不同浓度溶剂按极性从大到小梯度洗脱，再用2~3BV的稀酸、稀碱溶液浸泡洗脱，水洗至pH值中性即可使用强化再生先用不同浓度的有机溶剂洗脱后，反复用大体积稀酸、稀碱溶液交替强化洗脱后，水洗至pH值中性即可使用五、残留物检查D-1011BV3.5BVD-101树脂2%氢氧化钠浸泡3h后95%乙醇每0.5BV收集洗脱曲线00.511.522.533.51234567min0510152025Norm.0102030405060FID1A,(SHUZHI\C2082809.D)5.5586.2396.3846.5109.0009.4969.86910.69014.64515.13915.46615.99616.24116.45316.76817.13717.37317.50417.65118.12218.32218.53419.27719.41519.54119.88720.28320.73020.85821.27621.58221.68221.87422.18022.27122.76423.01924.07724.73826.80327.12227.43827.788min0510152025Norm.0510152025FID1A,(SHUZHI\C2082811.D)5.5806.4086.5476.6709.5979.88914.64918.07619.20123.028D-2011BV2BVD-201树脂2%氢氧化钠浸泡12h后95%乙醇60C0.5BV流速:1.0ml/min洗脱曲线00.20.40.60.811.21.41.61.8212345678910min0510152025Norm.10203040506070FID1A,(SHUZHI\C2082901.D)5.5676.6197.0557.3937.46514.64115.45916.96917.49518.10718.30718.518