分子蒸馏技术在医药工业中的应用

1、#医药工业#分子蒸馏技术在医药工业中的应用刘振香,陈鋆(浙江金华职业技术学院材料与化工学院金华321017摘要:本文通过系统查阅以往国内外文献资料,结合国内分子蒸馏技术的研究现状,对分子蒸馏基本原理、主要装置和其在医药工业中的应用等进行综述。关键词:分子蒸馏应用分离纯化医药工业中图分类号:R28412文献标识码:A文章编号:1672-7738(200702-0121-03The application of molecular distillation technology in pharmaceutical industryLIU Zhen2xiang,CH EN Yun(Jinhua Co

2、llege of P rofession&Technology School of Material and Chemical Engineer ing,Jinhua,321017ABSTRACT:Thr ough systematical review of pr evious liter atur es,combining with research status of molecular distillation, the funct ions of molecular distillat ion,main equipment and the application in pha

3、rmaceut ical industr y were summar ized1 KEY WORDS:Molecular distillat ion;application;separ ation and purification;phar maceutical industry分子蒸馏(Molecular distillation技术,又称短程蒸馏(short path distillation,是一种高效新型液-液分离技术,作为一种对高沸点和热敏性物质进行有效分离的手段,在近几十年来得到了迅猛发展。它是一种特殊的液-液分离技术,其实质是分子的蒸发过程。1分子蒸馏的基本原理依分子蒸馏技术的原

4、理,在于突破了常规蒸馏依靠沸点差分离物质的原理,而是依靠不同的物质分子逸出后的运动平均自由程的差别来实现物质的分离。普通的蒸馏过程,当形成的蒸汽分子离开溶液液面后,在运动中相互碰撞,一部分进入冷凝器中,另一部分则返回溶液中。分子蒸馏技术的特点,在于溶液液面与冷凝器间距离十分靠近,蒸汽分子离开液面后,在它们的分子自由程内经过相互碰撞就可以到达冷凝面,不再返回溶液中。一个分子在相邻两次碰撞之间所经过的路程叫分子的自由程。在某时间间隔内,自由程的平均值称为平均自由程。在一定条件下,某一分子的平均自由程与该分子所处体系的温度成正比,而与体系的压力和该分子的有效直径成反比。分子蒸馏的分离作用就是依据此原

5、理实现的。对液体混合物的分离,接受到足够能量的分子逸出液面成为气相分子。如下图所示,液体混合物沿加热板自上而下流动,被加热后足够的分子逸出液面,质量较轻的分子其分子平均自由程大,质量较重的分子其分子平均自由程小,若在离液面距离小于轻分子的分子平均自由程而大于重分子的分子平均自由程处设置一冷凝板,此时,气体中的轻分子能够到达冷凝板,从而破坏了体系中轻分子的动态平衡,而使混合液中的轻分子不断的逸出;相反,气体中重分子因不能到达冷凝板,很快与液相中重分子趋于动态平衡,表现上重分子不再从液相中逸出,从而达到液体混合物的分离1,2,3,4 。2分子蒸馏装置一套完整的分子蒸馏设备主要包括:分子蒸发器、脱气

6、系统、进料系统、加热系统、冷却真空系统和控制系统。分子蒸馏技术的核心为分子蒸馏装置。各国研制出了多种多样分子蒸馏装置,但根据形成蒸发液膜的不同设计和结构差异,大致可分为3大类:(1降膜式分子蒸馏器(falling-film evapor ator;(2刮膜式分子蒸馏器(wiped-film evapora2 tor;(3离心式分子蒸馏器(centr ifugal evaporat or。211降膜式分子蒸馏器为早期形式,结构简单,流体靠重力在蒸发壁面流动时形成一层薄膜,但液膜厚度不均匀,且液膜流动一般为层流,传质、传热阻力大,效率差,当今世界各国很少采用。212刮膜式分子蒸馏器形成的液膜薄,分

7、离效率高,但较降膜式结构复杂,其优点是:液膜厚度小,并且沿蒸发表面流动;被蒸馏物料在操作温度下停留时间短,热分解的危险性较小,蒸馏过程可以连续进行,生产能力大;缺点是:液体分配装置难以完善,很难保证所有的蒸发表面都被液膜均匀覆盖;液体流动时常发生翻滚现象,所产生的雾沫也常溅到冷凝面上。但由于该装置结构相对简单,价格相对低廉,现在的实验室及工业生产中,大部分都采用该装置。213离心式分子蒸馏器依靠锥形蒸发简体旋转,使物料在离心力作用下呈液膜状均匀分布在壁面上,分离效果较好,但结构较复杂,真空密封较难,设备的制造成本高。为提高分离效率,往往需要采用多级串联使用而实现不同物质的多级分离。3分子蒸馏在

8、医药工业中的应用分子蒸馏技术对天然活性物质所具有的高效分离和纯化的特点,为一类新药创制过程中单体成分的分离纯化提供了简捷的手段。分子蒸馏技术还可应用于制备天然药物标准品、医药中间体的提纯等方面,例如制备激素缩体、葡萄糖衍生物,以及天然维生素A、D、E和B-胡萝卜素等。311对天然活性物质的分离许多天然药物含有挥发油,而挥发油中许多化学成分都具有生物活性,其主要成分为醛、酮、醇类化合物,而大部分是萜类,沸点较高,对热比较敏感,受热时很不稳定,易分解、氧化,用传统蒸馏的方法提纯,容易使有效成分变质,而用分子蒸馏技术进行分离精制,可将不同组分分离,并可脱臭、脱色、提高药品的质量。陈建华等利用分子蒸馏

9、技术已成功地用于桂皮油、山苍子油、广藿香油、香根油、香茅油、澳洲茶树油、玫瑰油、大蒜油、姜油等药用植物油的分离5,6,7。银杏内酯在血液循环系统、中枢神经系统、消化系统、泌尿系统、生殖系统、气管过敏性、器官移植排斥反应及其他免疫反应、炎症反应等都有药理作用。而目前已经知道银杏叶中含有5种银杏内酯A、B、C、J和M,其中银杏内酯B在银杏叶中的含量仅为012%。5种内酯的结构极其相似,若采用传统的分离方法很难将其分离,而采用分子蒸馏技术后,分离难度就大大降低8。川芎味辛温,具有活血行气、祛风止痛的功效。采用分子蒸馏技术对川芎的超临界萃取产物进行了提取和分离。结果表明与川芎的超临界萃取物相比,经过分

10、子蒸馏处理后,川芎挥发油的化学溶剂残留成分明显减少。挥发油的主要成分2,3-丁二醇、A-蒎烯等含量也相应提高,分别从0111%、0103%提高到0176%、0116%9。帕罗西汀碱(Pa roxetine base是帕罗西汀(Paroxet ine的有效成分,它在医药上应用十分广泛,主要用于抗抑郁症方面,同时还有治疗功能性消化不良、腹泻型肠易激综合征等功效,但其生产过程存在分离提纯难度大问题,应用刮膜式分子蒸馏设备对帕罗西汀碱原料进行分离提纯试验,经过4级分离操作就可以将原料中的帕罗西汀碱由质量分数6913%、纯度79123%,分别提高到99131%和99192%,总馏出率为50184%10。

11、辣椒中所含的辣椒碱具有强而持久的消炎镇痛作用,同时还具有一定抗癌活性,对各类神经痛、类风湿性关节炎、跌打损伤均具有显著疗效。采用分子蒸馏技术可实现辣椒色素与辣椒碱的分离,得到辣椒碱标准提取物(含量20% 60%和辣椒碱纯品。姜油产品是美国销量最大的食品补充剂之一,姜油的主要成分是姜辣素(姜烯酚、姜烯、姜酚等,具有明显的抗胃溃疡、抗运动病、止呕、降压、抗衰老、抗血小板聚集、保肝、利胆等一系列生理活性,也是功能性食品的主要原料,采用分子蒸馏技术可使姜辣素含量由原料的5%提高到85%以上11。312天然药物提取物的纯化和精制31211天然维生素E的提纯:天然维生素E是生育酚的混合物,主要存在于一些动

12、植物组织中,由于维生素E对热敏感,沸点很高,普通的真空精馏过程中易发生分解作用;溶剂萃取法需要的步骤繁多,收率较低。对天然维生素E的精制,可直接采用分子蒸馏提纯,或将脱臭馏出物甲基化后再进行分子蒸馏提纯精制12,13。采用分子蒸馏法,在(011331133Pa 的高真空度下反复精制提纯,可使维生素E的纯度达到60%以上,最高可以达到98%。王宝刚13生产的维生素E产品为棕红色黏性液体,经二级分子蒸馏提纯后天然维生素E浓度可达50%,副产品脂肪酸甲酯含量85%以上。31212天然色素有效成分的提取:类胡萝卜素是维生素A的前体,广泛分布在自然界中,西红柿、杏子、蛋黄和胡萝卜等都含有类胡萝卜素,既是

13、一种生理活性物质,又是一种天然色素,已在食品、医药和化妆品等工业中得到广泛的应用。红棕榈油中含有0107%的胡萝卜素,将其在低温下甲酯化,然后用三级分子蒸馏法回收胡萝卜素,可获得含量40%以上的天然类胡萝卜素,质量明显优于浸提法、吸收法和皂化溶剂提取等传统方法得到的类胡萝卜素14。辣椒红色素是一种从成熟的辣椒果皮中提取的优良天然色素,它具有良好的乳化分散性、耐光、耐热、耐酸碱和耐氧化性,已被广泛应用于食品、医药以及化妆品等产品的着色过程。利用分子蒸馏技术提取辣椒红色素,不但色泽鲜艳,热稳定性好,关键是脱辣味效果极好。且同时生产辣素副产品。采用该技术提取的红色素色泽鲜艳,热稳定性好,产品中有机溶

14、剂残留体积分数仅为210-5,可广泛用于医药、食品及化妆品的着色,对人体安全、无毒且具有一定的营养价值,完全符合药用和食用的质量要求5。313其他医药工业的应用31311制备天然药物标准品:天然药物对照品对天然药物的质量控制、药效和疗效的判定以及生产工艺稳定等方面都有重要作用,而目前天然药物标准品一般用常规方法提取精制,生药用量大,提取效率较低,纯度较难达到标准品的要求。许多天然药物的标准品制备,采用分子蒸馏方法,效率高,生药用量少,是一种理想的方法。31312天然药物新药开发的新方法:天然药物是寻求新药最丰富的资源之一,就加快对天然药物活性成分分离纯化要求而言,由于分子蒸馏技术所具有的对活性

15、成分有效分离和保护优势,它能为创制一类和二类新药的单体成分提供有效的纯化手段。如上面提到的利用辣椒油或辣椒浸膏可使辣椒碱纯度达到98%以上;姜油中的姜辣素达到90%以上;姜黄油中的姜黄烯类化合物含量达到80%以上。31313天然药物中残留农药和有害重金属的脱除:由于生长环境和人工种植原因,使得许多天然药物的提取物中含有残留农药和某些有害重金属。采用分子蒸馏方法脱除残留农药和有害重金属,比其他传统方法更有效。4应用前景与展望综上所述,分子蒸馏技术作为一种特殊的高新分离技术,是常规真空蒸馏的重要补充,主要适用于高沸点、热敏性物料的提纯分离。近年来,特别是进入二十一世纪以来,随着分子蒸馏技术研究的不

16、断深入和发展,其在医药工业、保健食品等领域得到了越来越广泛的应用,特别是分子蒸馏技术与传统提取分离技术、超临界萃取技术相结合用于中药产业,应用前景十分诱人。参考文献1付立海1分子蒸馏技术1化学教学,2005,9:394012邢红丽1分子蒸馏技术的应用与发展1武汉工业学院学报,2005,24(1:657113陈立军,陈焕钦1分子蒸馏技术及其应用的研究进展1香精香料化妆品,2004,5:222614张新位,胡德荣1分子蒸馏技术浅释1首都师范大学学报(自然科学版,2006,27(3:454015陈建华,黄少烈,朱宝璋1分子蒸馏技术在天然药物分离纯化中的应用1中国现代应用药学杂志,2006,23(2:

17、10510816许松林,栾礼侠1分子蒸馏技术在中草药有效成分分离中的应用1药学进展,2005,29(10:47247317高英,李为民,刘展峰1分子蒸馏技术在中药研究中的应用1世界科学技术-中医药现代化,新技术与新方法,2005,7(2:32 3418江和源,段文华,尉蕊仙1分子蒸馏技术及其应用1西部粮油科技,2003,6:414319刘红梅1分子蒸馏技术在天然产物分离与提纯方面的应用1河南化工,2003,(4:1012.10应安国,许松林,王淑华1分子蒸馏技术提纯帕罗西汀碱1化学工程,2005,33(6:5961111张骁,束梅英,张韬1新型分离技术-分子蒸馏技术及其应用进展1中国制药信息,

18、2006,22(5:1624112Juraj Lu tisan,Jan Cvengros1M ean free path of molecules onmolecular dis tillation1The Chemical En gineering J ou rnal,1995, 56(1:3950113王宝刚1分子蒸馏提纯天然维生素E工艺实践1中国油脂,2005,30(10:8082114Batis tella1C1B1,Macie11M1R1Wolf1Recovery of carotenoidsfrom palm oil by molecular distillation1Computer s and chemical engineering,1998,22(1:53601#药品不良反应#氟罗沙星ADR报道分析郭志彩(临沂市中医医院临沂276002中图分类号:R96913文献标识码:A文章编号:1672-7738(200702-0123-03氟罗沙星是第三代氟喹诺酮类抗菌药物,因其抗菌谱广、抗菌作用强、吸收快、血浆半衰期长、使用方便等特点,在临床上被广泛应用于全身各系统的感染治疗,但在临床使用过