色譜行業(yè)未來發(fā)展趨勢

目前，色譜分離技術(shù)已成為zui主要的分離純化技術(shù)之一。從20世紀初發(fā)展至今，色譜技術(shù)在理論上已從線性色譜發(fā)展到非線性色譜，在實踐中則從分析規(guī)模發(fā)展到制備生產(chǎn)規(guī)模。
　　制備色譜并非分析色譜的簡單放大，兩者有許多不同：分析色譜需要全面地反映樣品組成的信息，而不必收集特定組分，洗脫液通常廢棄；而制備色譜主要的考慮因素是目標產(chǎn)物的純度、產(chǎn)量、生產(chǎn)周期、運行成本等。近幾十年來，制備色譜已成為當今分離和純化技術(shù)研究的重點和前沿技術(shù)。
　　1、制備色譜色譜柱：柱結(jié)構(gòu)與填料1）柱結(jié)構(gòu)：色譜柱為工業(yè)化制備色譜的核心，目前主要有空管和壓縮型兩大類?？展苤脛驖{填充技術(shù)填裝多孔固定相，隨著空管柱直徑的增大，用勻漿法填充色譜柱的難度也越來越大。壓縮柱可分為徑向、軸向及環(huán)形膨脹三大類，其中軸向壓縮柱又分為靜態(tài)和動態(tài)。20世紀90年代初COLIN等開發(fā)了動態(tài)軸向壓縮柱（dynamic axial compression，簡稱DAC），采用活塞裝柱（勻漿填充），并在操作過程中保持柱床壓縮狀態(tài)以確保其穩(wěn)定性。動態(tài)軸向壓縮柱在使用過程中，活塞始終產(chǎn)生一定的壓力壓縮填料，隨時消除產(chǎn)生的死空間。活塞與頂端法蘭均配有多孑L不銹鋼濾板及能使樣品及洗脫液在柱截面上均勻分布的分散器。液流分散器保證了大量樣品盡可能地瞬時分散在柱截面上，進而快速均勻進入柱床，克服了柱中心樣品局部過濃的現(xiàn)象，保證了色譜柱的。
　　2002年4月法國NovaSep公司成功地安裝了目前工業(yè)生產(chǎn)中zui大的制備色譜柱，內(nèi)徑已達到1 600 mm，柱長4 m，其中填料用量4 000 kg，流動相用量6 000 L，整個柱的體質(zhì)量為36 000kg.DAC法填裝的色譜柱柱床均勻、性能穩(wěn)定、密度高、柱效高。目前采用DAC工藝裝填的色譜柱已經(jīng)開始商品化。
　　2）填料：填料是工業(yè)制備色譜的血脈，填料的選擇和利用是非常關(guān)鍵的，目前已有越來越多的產(chǎn)品應(yīng)用到IPC中。填料的化學(xué)性質(zhì)和物理性質(zhì)決定了色譜的分離性能和動力學(xué)性能。應(yīng)用于大規(guī)模工業(yè)化制備色譜中的填料具有如下特殊的要求。
　?。?）機械強度高：填料需要承受很大的機械壓力，因為填料在IPC使用中，需要經(jīng)常裝卸，機械性能差的填料經(jīng)受不住反復(fù)填充，它們易破碎，產(chǎn)生細顆粒，降低柱滲透性，甚至堵塞濾片，造成流速分布不均勻，影響分離產(chǎn)物的純度，zui終在系統(tǒng)中產(chǎn)生*的柱壓而無法繼續(xù)使用引。
　?。?）負載量大：在IPC中，填料的負載量越大，則單位體質(zhì)量填料可處理的原料量就可增加，因而提高了產(chǎn)率。選擇合適孔徑及孔徑分布的填料是獲得高負載量的一個關(guān)鍵因素。
　?。?）可大量供應(yīng)，批間的重現(xiàn)性好：制備色譜工藝過程要擴大，必須有可靠的供貨源提供大量填料，否則無法實現(xiàn)工業(yè)化。填料各批量之間的化學(xué)和機械穩(wěn)定性、孔結(jié)構(gòu)及可重復(fù)的比表面積等必須具有高度的重現(xiàn)性，否則難以保證長期、持續(xù)、穩(wěn)定的分離與純化生產(chǎn)工藝。
　?。?）合適的顆粒大小和窄的粒度分布范圍：細顆粒可增加塔板數(shù)及分辨率，但同時引起裝柱困難，需要更高的操作壓力。目前工業(yè)規(guī)模制備分離多采用l0～20 Ixm顆粒，它在大直徑柱內(nèi)既有較高的柱效，又有較低的柱壓降。粒徑分布窄的填料不但容易裝填結(jié)實，而且柱壓比粒徑分布寬的要低，因此易得到的制備柱J.
　　目前硅膠及其鍵合固定相（如C）、離子交換樹脂、聚酰胺、氧化鋁、凝膠等都可以作為工業(yè)柱的填料。對填料進行一些處理，可以提高分離效果，如對硅膠進行的硝酸銀（或緩沖液）處理。c鍵合硅膠固定相目前使用得zui多而且應(yīng)用zui廣，但硅膠基質(zhì)本身的缺陷卻難*改變，特別是堿性條件下的不穩(wěn)定性限制了它在中藥提取分離領(lǐng)域中的應(yīng)用。
　　2、制備色譜的應(yīng)用1）動態(tài)軸向壓縮柱色譜及其應(yīng)用動態(tài)軸向壓縮柱的原理是通過活塞的上下運動來裝柱、維持柱壓和卸柱，活塞周邊配備了特殊設(shè)計的密封圈能容許活塞上下自由滑動，同時又能保持高的密封壓?；钊\動和壓力維持靠的是液壓或是氣壓，壓動力比軸向壓縮柱的彈簧動力更穩(wěn)定，更均勻。動態(tài)軸向壓縮柱應(yīng)用范圍廣，如用于天然植物提取、合成藥物、蛋白質(zhì)和多肽的分離制備，更是中藥活性成分分離制備的*手段。SAKUMA等利用大規(guī)模的反向動態(tài)軸向壓縮柱對三形科植物紅柴胡中的3種皂甙成分進行分離，收率大于90％，各種單體皂甙中的雜質(zhì)含量小于1％_6 J.MEDINA在250 mm×22 mm i.D.的DAC柱上對一種多苯環(huán)藥物進行制備規(guī)模的純化，純度高于99.5％，回收率為92％。
　
　　　　超臨界流體色譜超臨界流體色譜（supercritical fluid chromatography，簡稱SFC）是指以超臨界流體為流動相，以固體吸咐劑或鍵合到載體上的高聚物為固定相的色譜。20世紀80年代早期開發(fā)成功了空心毛細管柱式SFC，應(yīng)用于分析領(lǐng)域。后來出現(xiàn)了填充柱式SFC，應(yīng)用于分析某些熱敏性、低揮發(fā)性、極性化合物。后來發(fā)展成了制備型SFC.SFC的流動相有氨、二氧化硫、二氧化碳、氧化氮及氯氟烴類等物質(zhì)，但應(yīng)用zui廣泛的流動相還是超臨界CO.這是因為CO臨界溫度（31.08oC）接近室溫，臨界壓力（7.38 MPa）不太高，可使色譜系統(tǒng)在接近室溫和不太高的壓力條件下進行操作。另外，CO無毒，不燃，無化學(xué)腐蝕性，因此，以它作為SFC的流動相，在中藥分析分離方面得到了廣泛的應(yīng)用。為增加其溶劑化能力，往往需要在其中加入少量的極性改性劑。常用的改性劑有甲醇、乙醇、異丙醇和乙腈等，使用zui多的是甲醇。
　　在填充柱式SFC中使用zui廣泛的固定相是硅膠基質(zhì)的鍵合填料。由于氫鍵、離子、偶極作用，不經(jīng)過改性失活的硅膠適應(yīng)于非極性化合物的分析，對于極性物質(zhì)不太適用。而將一些極性稍弱的基團鍵合到硅膠上，形成硅膠基質(zhì)的鍵合填料則大大增加了填料的適用范圍。在硅膠的表面鍵合上基團，像一OH、一CN -NH一CH、烷基及聚合物等，形成了一類固定相。
　　制備型SFC現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于中藥的提取分離領(lǐng)域。趙鎖奇等建立了國內(nèi)*套制備型超臨界流體色譜，并用于天然產(chǎn)物的分離制備，實驗表明，超臨界色譜可以分離弱極性化合物，也可以分離制備強極性化合物及生物堿等難洗脫的溶質(zhì)。MA等¨介紹了制備型SFC的原理、構(gòu)造及應(yīng)用。通過對流體動力學(xué)和吸附、脫附的分析，認為制備型SFC在中藥大規(guī)模分離方面有很好的前途。VERA_l分離制備了熱敏性藥物，克服了在制備型HPLC中出現(xiàn)的藥物熱降解問題。近來，模擬移動床式制備型SFC的出現(xiàn)拓寬了SFC的適用范圍和生產(chǎn)規(guī)模。