7章離子交換技術(shù)課件

1、第7章離子交換技術(shù)第7章離子交換技術(shù)7.6 離子交換技術(shù)典型實(shí)例典型實(shí)例：卡那霉素、西索米星、扁桃酸的提取 提取原則：對(duì)目標(biāo)產(chǎn)物親和力強(qiáng)，而對(duì)雜質(zhì)親和力弱。或者相反，對(duì)目標(biāo)產(chǎn)物親和力弱，而對(duì)雜質(zhì)親和力強(qiáng)。提取策略：化合物的理化性質(zhì)（溶解度、pKa值（價(jià)態(tài)）、結(jié)構(gòu)）樹脂的篩選（交換容量、官能團(tuán)形式、除雜效果）離交條件的選擇（溶液pH值、原液濃度、操作方式）7.6 離子交換技術(shù)典型實(shí)例典型實(shí)例：卡那霉素、西索米星、第7章離子交換技術(shù)課件第7章離子交換技術(shù)課件圖1 卡A: R1=OH R2= NH2 C18H36N4O11 MW=484.499 D=+146 卡B: R1= NH2 R2=NH2 C

2、18H37N5O10 MW =483.54 D =+130 卡C: R1= NH2 R2=OH C18H36N4O11 MW =484.499 D =+126卡那霉素結(jié)構(gòu)式圖1 卡A: R1=OH R2= NH2 卡那霉素離解常數(shù)（ pKa值）卡那霉素離解常數(shù)（ pKa值）卡那霉素離解曲線卡那霉素離解曲線強(qiáng)酸型陽樹脂（如732）：弱酸型陽樹脂（如DK110 、D186 、HZ-I）：樹脂類型樹脂類型2、溶液的pH值合適的pH值必須達(dá)到下列條件： 使卡那霉素能解離使732或DK110能離子化卡那霉素能維持在穩(wěn)定的范圍內(nèi)2、溶液的pH值合適的pH值必須達(dá)到下列條件：卡那解離問題當(dāng)PH7.0時(shí)在PH

3、5.0時(shí)當(dāng)PH9.0時(shí)卡那解離問題樹脂解離問題-SO3H型732樹脂pK1-COOH型DK110 pK 46樹脂解離問題卡那穩(wěn)定性問題卡那穩(wěn)定存在的pH=68。732樹脂離子交換時(shí)溶液pH=5.56.0；DK110樹脂離子交換時(shí)，溶液pH=6.87.2。卡那穩(wěn)定性問題卡那穩(wěn)定存在的pH=68。3、原液濃度卡那是多元有機(jī)生物堿離子交換理論分析發(fā)酵水平3、原液濃度4、操作方式國內(nèi)沿用732靜態(tài)吸附，3%NH4OH動(dòng)態(tài)洗脫法；國外采用DK110動(dòng)態(tài)吸附，2%NH4OH動(dòng)態(tài)解吸法4、操作方式國內(nèi)5、動(dòng)態(tài)串聯(lián)方式 5、動(dòng)態(tài)串聯(lián)方式 西索米星的離子交換樹脂提取 西索米星為弱堿性生物有機(jī)堿，分子中含有四個(gè)氨

4、基，在水溶液中存在四級(jí)離解平衡，在不同pH值的水溶液體系中能以不同的電化學(xué)狀態(tài)存在，隨著溶液的pH值由高到低而出現(xiàn)逐級(jí)解離。在解離條件下，選用強(qiáng)酸性陽離子交換樹脂，或選用弱酸型陽樹脂均可達(dá)到吸附西索米星陽離子的目的。目前多選擇732強(qiáng)酸性陽樹脂進(jìn)行離交，溶液 pH值5.5，發(fā)酵液原液濃度（約1000-1500 ug/ml）。為什么？西索米星的離子交換樹脂提取 西索米星為弱堿性生物有機(jī)堿，分子西索米星結(jié)構(gòu)式西索米星結(jié)構(gòu)式 西索米星離解常數(shù)（ pKa值） 西索米星離解常數(shù)（ pKa值）西索米星的離解曲線 西索米星的離解曲線 pH9.7時(shí)pH7.27.4時(shí)pH值6.66.8時(shí)pH4.6時(shí)不同pH條件

5、下西索米星的價(jià)態(tài)分布 不同pH條件下西索米星的價(jià)態(tài)分布 扁桃酸的離子交換樹脂提取 提取策略： 扁桃酸理化性質(zhì)：結(jié)構(gòu)、 pKa值、溶解度 樹脂篩選：強(qiáng)酸型、弱酸型 條件選擇：溶液pH值、扁桃酸濃度、操作方式扁桃酸的離子交換樹脂提取 提取策略：扁桃酸結(jié)構(gòu)式扁桃酸結(jié)構(gòu)式扁桃酸pKa值的測定扁桃酸pKa值測定的物理意義扁桃酸pKa值測定方法扁桃酸pKa值的測定扁桃酸在非極性溶劑中的溶解度曲線 扁桃酸在非極性溶劑中的溶解度曲線 扁桃酸在非極性溶劑中的溶解度差值曲線 扁桃酸在非極性溶劑中的溶解度差值曲線 扁桃酸在極性溶劑中的溶解度曲線 扁桃酸在極性溶劑中的溶解度曲線 扁桃酸在極性溶劑中的溶解度差值曲線 扁

6、桃酸在極性溶劑中的溶解度差值曲線 發(fā)酵液中R-扁桃酸的711-OH型離子交換提取 扁桃酸理化性質(zhì)樹脂功能團(tuán)雜質(zhì)影響扁桃酸pKa=5.28最適動(dòng)態(tài)吸附條件最適動(dòng)態(tài)解吸條件發(fā)酵液中R-扁桃酸的711-OH型離子交換提取 扁桃酸理化性陰離子交換樹脂的選擇Fig.1 Permeable curve of R,S-mandelic acid at anion resinpH =0.41 and OD220=1.236 of R,S-mandelic acid solution containing 2%NH4Cl, 1.0 Bv/h velocity of flow, 30 ml anion resin

7、 and 18 mm300 mm column size.陰離子交換樹脂的選擇Fig.1 Permeable cur711陰離子交換樹脂對(duì)扁桃酸發(fā)酵液的動(dòng)態(tài)吸附特性 Fig 2 Dynamic adsorption curve of R-mandelic acid and phenylglyoxilic acid from ferment broth at 711-OH anion exchange resinThe dynamic adsorption condition was 6.07.0 pH value、7080 mmol/L R-mandelic acid concentratio

8、n、810 mmol/L phenylglyoxilic acid concentration，20 ml 711-OH anion resin and 18 mm300 mm column size. The same as Fig 3- Fig 6. 711陰離子交換樹脂對(duì)扁桃酸發(fā)酵液的動(dòng)態(tài)吸附特性 Fig 2711陰離子交換樹脂對(duì)R-扁桃酸的動(dòng)態(tài)解吸工藝的選擇 Fig 4 Dynamic desorption curve of R-mandelic acid in different velocity of flow with 4%HClCl- MA- OH-711陰離子交換樹脂對(duì)R-扁

9、桃酸的動(dòng)態(tài)解吸工藝的選擇 Fig711陰離子交換樹脂對(duì)R-扁桃酸的動(dòng)態(tài)解吸工藝的選擇 Fig.5 Dynamic desorption curve of R-mandelic acid in different HCl concentration with 1.5 Bv/h711陰離子交換樹脂對(duì)R-扁桃酸的動(dòng)態(tài)解吸工藝的選擇 Fig711陰離子交換分離工藝的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn) Fig 6 Dynamic desorption curve of R-mandelic acid and phenylglyoxilic acid at 711-OH anion resin while the optimum

10、condition 711陰離子交換分離工藝的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn) Fig 6 Dynam大孔吸附樹脂HZ801分離發(fā)酵液中R-扁桃酸研究 扁桃酸理化性質(zhì)樹脂功能團(tuán)雜質(zhì)影響扁桃酸pKa=5.28最適動(dòng)態(tài)吸附條件最適動(dòng)態(tài)解吸條件大孔吸附樹脂HZ801分離發(fā)酵液中R-扁桃酸研究 扁桃酸理化3.1 不同流速時(shí)，HZ801對(duì)扁桃酸的動(dòng)態(tài)吸附特性 Fig 1a Dynamic adsorption curve of R-mandelic acid from ferment broth at HZ801 resin in different velocity of flowThe dynamic adsorption

11、 condition was 2.0 pH value、80 mmol/L R-mandelic acid concentration、6 mmol/L phenylglyoxilic acid concentration，20 ml HZ801 resin and 18 mm300 mm column size. The same as Fig. 1bFig. 4. 3.1 不同流速時(shí)，HZ801對(duì)扁桃酸的動(dòng)態(tài)吸附特性 Fig3.1 不同流速時(shí)，HZ801對(duì)苯乙酮酸的動(dòng)態(tài)吸附特性 Fig. 1b Dynamic adsorption curve of phenylglyoxilic acid

12、 from ferment broth at HZ801 resin in different velocity of flow 3.1 不同流速時(shí)，HZ801對(duì)苯乙酮酸的動(dòng)態(tài)吸附特性 Fi3.2 不同乙醇濃度對(duì)HZ801樹脂上R-扁桃酸的動(dòng)態(tài)解吸曲線 Fig.2 Dynamic desorption curve of R-mandelic acid at HZ801 resin in different ethanol concentration with 1.5 Bv/h3.2 不同乙醇濃度對(duì)HZ801樹脂上R-扁桃酸的動(dòng)態(tài)解吸曲3.3不同流速時(shí)，50%乙醇對(duì)HZ801樹脂上R-扁桃酸和苯

13、乙酮酸的解吸曲線 Fig 3 Dynamic desorption curve of R-mandelic acid and phenylglyoxilic acid at HZ801 resin in different velocity of flow with 50% ethanol 3.3不同流速時(shí)，50%乙醇對(duì)HZ801樹脂上R-扁桃酸和苯HZ801吸附樹脂分離工藝的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)Fig. 4 Dynamic desorption curve of R-mandelic acid and phenylglyoxilic acid at HZ801 resin while the optimum condition HZ801吸附樹脂分離工藝的驗(yàn)證