大孔吸附树脂在中药新药研发和生产中的应用(1)

大孔吸附树脂在中药新药研发和生产中的应用屠鹏飞（北京大学药学院）目录•概述•第一章大孔吸附树脂研究与应用进展•第二章大孔吸附树脂的预处理方法研究•第三章大孔吸附树脂有机残留物的检测方法研究•第四章大孔吸附树脂对中药化学成分的吸附性能研究•第五章大孔吸附树脂的再生方法研究概述•中药有效成分的不断阐明•中药现代化的要求•当前用于中药纯化的主要技术：溶剂法：沉淀法：色谱法：大孔吸附树脂、离子交换树脂、聚酰胺、葡聚糖凝胶等超临界流体萃取法：结晶法：分子蒸馏：超滤法：膜分离：第一章大孔吸附树脂的研究与应用进展一、大孔吸附树脂简介CHCH2CHCH2CHCH2mn＋CHCH2CHCH2CHCH2CHCH2CH2CHCH1、大孔吸附树脂的合成与基本骨架2、国产树脂的主要类型骨架结构：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、汽油、煤油、碳醇、聚乙烯醇等分散剂：明胶等CHCH2COCN或＋CCOCH3CH2CH3O聚合＋CHCH2CHCH2CHCH2弱极性和极性树脂聚合＋CHCH2CHCH2CHCH2非极性树脂3、三菱化成的大孔吸附树脂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:HP2MGBrBrBrBrBrBrCH3CCOCH3OOOCH3CH3COOCH3CH2CH2OCOCH3CH3COOCH3COOCH3CH3•3、主要理化性质•大孔吸附树脂是一种具有大孔网状结构的高分子吸附剂。•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%。4、大孔吸附树脂的主要特点•1、对有机物的选择性良好，无机盐存在非但不干扰吸附反而有利于吸附。•2、吸附剂的物理、化学稳定性高，机械强度好，经久耐用。•3、再生容易，一般用水、稀酸、稀碱加低碳醇、酮等有机溶剂洗脱即可。•4、根据不同要求，选择不同树脂品种，可适用多种化合物。•5、一般系小球状，液体阻力较小，使用方便。•6、树脂脱色能力强，效果接近活性炭。5、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100-120280-3006、大孔吸附树脂对有机成分的分离、纯化原理•分离原理：主要为吸附作用；其次为分子筛作用。•不同极性、不同孔径的树脂对不同种类的化合物的选择性不同•对于分子量相似的化合物：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。•对于极性相似的化合物：分子量越大，越易洗脱下来。7、当前国产树脂存在的主要问题(1)商品树脂的有机残留物高，预处理难度大；(2)树脂强度差，使用过程中破碎严重，使用寿命短；(3)树脂粒径分布广，分离效果差；(4)同一生产企业生产的同一型号树脂，各批之间比表面积和功能基团含量差别大，在中药成分纯化中重现性差。二、大孔吸附树脂的预处理、再生及有机残留物的检测1、树脂的预处理•预处理的方法：回流法、渗漉法和水蒸气蒸馏法等•预处理溶剂：乙醇、甲醇、丙酮、异丙醇及稀酸、稀碱溶液•传统渗漉法：有机溶剂浸泡12小时→洗脱2~3倍柱体积（BV）→浸泡3~5小时，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。•缺点：•溶剂用量大：20～30BV•树脂预处理时间长：2～3天•环境污染较大：2、大孔吸附树脂的再生•简单再生：用不同浓度的溶剂按极性从大到小梯度洗脱，再用2~3BV的稀酸和稀碱溶液浸泡洗脱，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，再反复用大体积稀酸、稀碱溶液交替强化洗脱后水洗至pH值中性，即可使用。3、大孔吸附树脂有机残留物的检测•检测方法：GC、UV•限量标准：SDA规定苯乙烯骨架型大孔吸附树脂残留物检查项目暂定为：苯不得超过2ppm、甲苯、二甲苯、苯乙烯、烷烃类、二乙基苯类（二乙烯基）等不得超过20ppm。三、大孔树脂在医药领域中的应用•食品工业：番茄红素、紫草色素、甜菊糖等•抗生素类生产：内酰胺类、大环内酯类、林可霉素类、氨基糖苷类、肽类、博莱霉素类、含氮杂环类及其它新抗生素的分离、提纯•中药新药研发：丹参总酚酸、红花总黄色素、管花肉苁蓉总苯乙醇苷等•中药和天然药物生产：人参总皂苷、三七总皂苷、银杏叶总黄酮、喜树碱、苦参碱等第二章大孔吸附树脂的预处理方法研究一、九种大孔吸附树脂有机残留物的定性分析•1、大孔吸附树脂型号：D101、D201、D301、HPD100、HPD400、HPD500、HPD600、AB-8、NKA-9•2、实验方法：树脂装柱，95%乙醇洗脱，洗脱液GC-MS分析•3、分析结果：•D101：甲苯、二乙苯、萘、二乙烯苯•D201：二乙苯、萘•D301：二乙苯、萘•HPD100：甲苯、二乙苯、萘、二甲苯、苯乙烯、二乙烯苯•HPD400：甲苯、二乙苯、萘、二甲苯、二乙烯苯•HPD500：甲苯、二乙苯、萘、二甲苯•HPD600：甲苯、二乙苯、萘、癸烷、十一烷、二甲苯、苯乙烯、二乙烯苯、三甲苯、三乙苯、十七烷等•AB-8：甲苯、二乙苯、萘、癸烷、十一烷、十二烷、二甲苯、苯乙烯、二乙烯苯、三甲苯、三乙苯及大量烷烃•NKA-9：甲苯、二乙苯、萘、癸烷、十一烷、十二烷、二甲苯、苯乙烯、二乙烯苯、三甲苯、三乙苯及大量烷烃二、树脂预处理工艺研究1、不同有机溶剂对树脂D101的洗脱效果乙醇洗脱024681012345678910111213141516171819202122BVAD-101异丙醇洗脱曲线012341234567891011121314151617BVAD101丙酮洗脱曲线00.20.40.6123456BVA2、酸碱洗脱后乙醇对树脂D101的洗脱效果比较D-101乙醇洗脱曲线02468101234567891011121314151617181920酸洗乙醇洗碱洗乙醇洗3、用碱洗脱和未用碱洗脱乙醇对D101树脂的洗脱效果比较碱处理与未处理乙醇洗脱曲线对比02468101234567891011121314151617乙醇碱、乙醇4、回流法对树脂D101的预处理效果回流后乙醇洗脱02468101234567891011BVA•1：回流提取液•2、3、4、5：为树脂连续回流10小时后乙醇洗脱液的最大紫外吸收值，说明还残留有较大量的有机残留物；•6、7、8、9、10：碱洗脱液的最大紫外吸收值•11：酸洗脱液的最大紫外吸收值。•表明经长时间连续回流后，树脂中仍然残留有大量的有机残留物；但经碱液和酸液洗脱后树脂中的有机残留物可基本除去。5、温浸渗漉法预处理大孔吸附树脂表正交设计因子、水平表因子水平ABCD溶剂洗脱温度℃洗脱流速mL/min乙醇浸泡时间(h)1甲醇602.002异丙醇401.66395%乙醇30(室温)1.012表头试验号ABCD试验结果（ppm）1234甲苯萘111111.56.0212223.144.4313333.747.7421234.88.4522314.725.26231221.830.67313217.643.68321343.652.79332174.274甲苯K18.323.966.980.4K231.351.482.142.5K3135.499.72652.1R42.425.318.712.7萘K198.15889.3105.2K264.2122.3126.8118.6K3170.3152.3116.5108.8R35.431.49.14.5最佳工艺确定•溶剂和温度是显著因子，洗脱流速对洗脱效果有一定影响，乙醇浸泡时间作用不明显，因此，根据实验结果选定的最佳洗脱条件是A1B1C3D1。•实际生产中树脂的预处理方法：溶剂为乙醇、洗脱温度为60℃、洗脱流速为1.0ml/分钟、浸泡时间为1小时。新型大孔吸附树脂色谱柱树脂装柱碱洗液用酸中和2%NaOH浸泡、洗脱水洗至pH值中性有机溶剂浸泡、洗脱药用树脂气相或紫外检测加热药用树脂预处理工艺流程图三、树脂有机残留物检查中GC与UV的相关性考察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