大孔吸附树脂在中药新药研发和生产中的应用课件

大孔树脂技术 一、大孔吸附树脂简介 1、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 国产树脂的主要类型 聚苯乙烯系列合成树脂： Diaion: HP20, HP21 Sepabeads: SP825, SP850 Sepabeads: 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: HP2MG 大孔吸附树脂的类型 大孔吸附树 脂 极性 弱极性 中等极性 强极性 非极性 极性树脂用于极性化合物的分离与纯化 非极性树脂用于非极性化合物的分离与纯化 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55035 HPD300 沧州宝恩化工 有限公司 苯乙烯非极性65027 HPD400 沧州宝恩化工 有限公司 苯乙烯弱极性55083 HPD500 沧州宝恩化工 有限公司 苯乙烯弱极性52048 HPD600 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 590 GDX-401 天津试剂二厂 乙烯、吡啶强极性 370 GDX-501 天津试剂二厂 含氮极性80 GDX-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450-550 90 SIP-1200 上海医药工业 研究院 非极性500-600 120 SIP-1300 上海医药工业 研究院 非极性550-580 60 SIP-1400 上海医药工业 研究院 非极性600-650 70 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382133 D3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46673 D8南开大学化工厂乙基苯乙烯非极性71266 Ds2南开大学化工厂苯乙烯非极性64259 Ds5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-甲基 苯乙烯 非极性26624 Dm5南开大学化工厂-甲基 苯乙烯 非极性41332 X-5南开大学化工厂 苯乙烯 非极性500-600290 D-3520南开大学化工厂 苯乙烯 非极性480-52085-90 D-4006南开大学化工厂 苯乙烯 非极性400-44065-75 H-107南开大学化工厂 苯乙烯 非极性1000-1300 AB-8南开大学化工厂 苯乙烯 弱极性480-520130-140 NKA-9南开大学化工厂 苯乙烯 极性250-290155-165 NKA- 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 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：2060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：4075%。 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、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。 6、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。 7、大孔吸附树脂的预处理、再生及有 机残留物 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 九种大孔吸附树脂常见有机残留物 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 大孔吸附树脂有机残留 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。 传统渗漉法： 有机溶剂浸泡12小时洗脱23倍柱体积（ BV）浸泡35小时，洗脱浸泡，洗脱 加25%盐酸浸泡，洗脱水洗至PH值中性 加25%氢氧化钠浸泡，洗脱水洗至PH 值中性。 缺点： 溶剂用量大：2030BV 树脂预处理时间长：23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23 BV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 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 九种大孔吸附树脂常见有机残留物 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 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-101 1BV 3.5BV D-201 1BV 2BV HPD-100 1BV 4BV HPD400 1BV 3BV HPD-500 1BV 3.5BV 第三章 大孔吸附树脂有机残留 物的检测方法研究 一、检测方法的建立 1、气相色谱柱和溶剂的选择及色谱条件优化 色谱柱的考察：HP-1、HP-5、DB-WAX、 DB-624 进样方法的考察：分别比较了顶空进样法和 溶剂法 溶剂的考察：分别考察了丙酮、氯仿、二氯 甲烷 110 120 140 150 甲苯 二 乙 苯 萘 不同温度顶空进样考察色谱图 优选色谱条件 色谱柱：DB-624弹性石英毛细管柱（ 30m*0.32mm*1.8m）； 进样口：温度220，不分流； 程序升温：40以14/分钟升温至190保持1 分钟； 载气：氮气（99.999%）,流量：2.5mL/分钟 ； 检测器：氢火焰离子化检测器（FID）,温度： 250；氢气30mL/分钟，空气300 mL/分钟，尾 吹30mL/分钟； 进样方式：溶液直接进样；进样量：1L。 混合对照品色谱图 苯 甲苯 二 甲 苯 苯 乙 烯 癸 烷 二 乙 苯 十 一 烷 二 乙 烯 苯 十 二 烷 萘 2、方法学考察 (1) 标准曲线与线性范围考察 苯： 1-5ppm, r=0.9979, Y=26.96X+1.94 甲苯： 2-15ppm, r=0.9990, Y=23.91X-3.43 二甲苯： 2-15ppm, r=0.9983, Y=13.82X-3.39 苯乙烯： 2-15ppm, r=0.9980, Y=30.51X-8.63 二乙苯： 2-15ppm, r=0.9965, Y=14.70X-5.28 二乙烯苯：2-15ppm, r=0.9946, Y=5.57X-1.17 萘： 2-15ppm, r=0.9931, Y=23.97X-14.19 十烷： 1.5-30ppm, r=0.9976, Y=29.24X- 21.59 十一烷： 1.5-30ppm, r=0.9980, Y=27.27X- 16.94 十二烷： 1.5-30ppm, r=0.9977, Y=25.55X- 18.60 (2) 最低检测限考察 苯： 0.01ppm 甲苯： 0.008ppm 二甲苯：0.015ppm 苯乙烯：0.007ppm 二乙苯：0.015ppm 二乙烯苯：0.03ppm 萘： 0.01ppm 十烷： 0.01ppm 十一烷： 0.01ppm 十二烷： 0.01ppm (2) 精密度考察 试验号 12345RSD % 峰 高 甲苯46.10345.87146.18542.98743.63.4 二甲苯 31.15130.74532.00229.0729.7113.8 苯乙烯 55.60654.56156.29452.40853.143.0 二乙烯苯 35.71537.62137.51734.22634.6454.4 二乙苯 30.19630.38832.61129.46730.133.9 萘37.27637.28439.36637.27437.7572.4 苯20.37620.64020.57120.32220.9811.3 十烷22.96722.45122.87622.68923.2851.4 十一烷 21.53521.12720.84920.65421.1741.6 十二烷 20.16919.80119.118.58218.9753.3 (3) 树脂样品提取方法 溶剂比例试验：分别称取0.2、0.3、0.5g HPD500 树脂加5ml二氯甲烷超声提取10分钟，过滤，检测 。 编号重量（ g） 甲苯 ppm 二乙苯 ppm 萘ppm 10.2120146.2292.596.7 20.2955138.7289.398.1 30.5875130.2271.586.8 (4) 提取时间选择考察 称取三份树脂0.2克加5ml二氯甲烷分别超声提取 5min、10min、20min后过滤，检测 编号重量 （g） 提取 时间 甲苯 ppm 二乙苯 ppm 萘ppm 10.21535137.0288.0102.2 20.217810135.4282.496.4 30.223420136.5284.2100.7 (5) 稳定性试验 编号进样时 间(h) 甲苯 ppm 二乙苯 ppm 萘ppm 10146.2292.596.7 22146.2292.599.1 33148.6313.7106.1 45148.6313.7110.8 59148.6290.199.1 RSD（% ） 0.94.05.8 (6) 重现性试验 分别称取五份HPD500树脂0.2g加5ml二氯甲 烷，超声提取10分钟，滤过，检测。 编号 重量(g) 甲苯 ppm 二乙苯 ppm 萘ppm 10.212146.2292.596.7 20.2178146.3282.496.4 30.2955138.7289.398.1 40.2107144.8284.897.3 50.2089138.8299.2107.7 RSD（% ） 2.42.34.8 (7) 回收率试验 称取1克预处理的树脂NKA五份，分别加70ul500ppm甲苯和60ul500ppm 萘标准溶液，加入4.9ml的二氯甲烷超声提取10min，滤过，检测，结果 如下： 12345AVERSD 重量（g）1.03731.01051.06131.00291.0381 甲 苯 检测量42.539.539.538.039.5 回收量39.036.135.934.636.036.3 回收率 （%） 111.35103.04102.5598.83102.77103.714.44 萘 检测量37.037.537.035.537.0 回收量32.933.532.831.532.832.7 回收率 （%） 109.5111.53109.18104.96109.49108.932.21 二、大孔吸附树脂有机残留物的检测结果 苯 甲苯 二甲 苯 苯乙 烯 二乙 苯 二乙 烯苯 萘癸烷 十一 烷 十二 烷 D101 235.5266.442.5189.2 D201 225.4179.4 D301 HPD400 79.414.28.5124.770.9130.4 HPD500 143.528735.989.7 HPD600 33.812.3107.4365.3 HPD100 199.819261.771.4285.4 AB8 146186124.21433767.5647.7319447001464 NKA 689.999.8216.11579.41188.7114339036774864 HPD500 1211479596.3292.3 1、九种树脂预处理前有机残留物检测结果 2、九种大孔吸附树脂预处理后有机残留物检测结果 苯甲苯二甲苯苯乙烯二乙苯 二乙烯 苯 萘 溶剂用 量 溶 剂 D1011.63.24.94BV 乙 醇 D2014.84.92BV D3013BV HPD4003.93BV HPD5001.63.23.5BV HPD6002.16.43BV HPD1006.64.49.91112.14BV AB87BV 丙 酮 NKA3.43.01.9 4.0 7BV HPD500 HPD400 D101 不同型号药用树脂有机残留物检测结果 三、药品中大孔吸附树脂有机残 留物的限量检测 苁蓉总苷胶囊 二氯甲烷溶剂对照 020716 020805 020818 020825 020907 乙肝清胶囊 030301 030302 030303 第四章 大孔吸附树脂对中药化学 成分的吸附性能研究 概述 树脂适用的新药类型 适用的新药类别有四种： (1)中药有效成分的粗分与精制； (2)单味中药有效部位的制备； (3)中药复方有效部位的制备； (4)中药复方制剂中除去糖、氨基酸、 多肽等水溶性杂质，以降低服用剂量或 吸湿性。 使用大孔吸附树脂纯化中药应该注意的问题： (1)中药复方中各味药所含成分性质相似，可 混煎后一起纯化； (2)中药复方中各味药所含成分性质差别较大 的，应单独提取后再分别纯化； (3)单味药中含有多类有效成分、且性质差别 较大的，各类成分应分别纯化。 成分类型与树脂的选择 脂溶性成分包括甾体类、二萜、三萜、黄酮、木脂 素、香豆素、生物碱等应选择非极性或弱极性树脂 ，如D101、AB-8、HPD100等； 皂苷和生物碱苷类成分应选择弱极性或极性树脂， 如D201、D301、HPD300、HPD600、AB-8、NKA- 9等； 黄酮苷、蒽醌苷、木脂素苷、香豆素苷等应选择合 成原料中加有甲基丙烯酸甲酯或丙烯腈的树脂，如 D201、D301、HPD600、NKA-9等； 环烯醚萜苷类成分在树脂上吸附能力较差，应选择 极性或弱极性树脂，如HPD600、AB-8、NKA-9等。 一、研究方法的建立 研究实例：肉苁蓉总苷的分离纯化 肉苁蓉的主要成分：苯乙醇苷类、环烯醚 萜及其苷类、木脂素及其苷类、多元醇、 水溶性生物碱、单糖、双糖、氨基酸等 1、树脂最大静态吸附量的考察 2、分离度与洗脱溶剂考察 3、树脂最大动态吸附量考察（8.91mg/g） 4、优选工艺参数的考察(正交试验) 编号浓度A吸附流速B （ml/min） 洗脱流速C （ml/min） 径高比D30%醇 1 0.5161：6 36.24 2 0.5241：3 28.46 3 0.5421：9 33.26 4 0.125141：9 43.48 5 0.125261：6 42.06 6 0.125421：3 34.99 7 0.0625121：3 40.07 8 0.0625261：9 46.63 9 0.0625441：6 41.88 K1 97.96119.79117.86120.18 K2 120.53117.15113.82103.52 K3 128.58110.13115.39123.37 R 10.23.221.346.67 方差分析 方差来源偏差平方和自由度F值值P值值 A167.977260.751* B16.6182