第7章离子交换技术应用

第7章离子交换技术应用7.6离子交换技术典型实例典型实例：卡那霉素、西索米星、扁桃酸的提取提取原则：①对目标产物亲和力强，而对杂质亲和力弱。②或者相反，对目标产物亲和力弱，而对杂质亲和力强。提取策略：①化合物的理化性质（溶解度、pKa值（价态）、结构）②树脂的筛选（交换容量、官能团形式、除杂效果）③离交条件的选择（溶液pH值、原液浓度、操作方式）7.6离子交换技术典型实例条件选择：①溶液pH值：树脂的离子化、化合物的离子化、化合物的稳定性②溶液浓度：扩散效应、亲和力、价态、离子大小③操作方式：静态吸附、静态解吸动态吸附、动态解吸、

动态串联方式

卡那霉素的分离纯化提取原则：

采用对卡那霉素亲和力强的树脂，进行富集提取策略：

卡那霉素理化性质：结构、pKa值、价态

树脂筛选：强酸型、弱酸型

条件选择：溶液pH值、卡那霉素浓度、操作方式图1卡A:R1=OHR2=NH2C18H36N4O11MW=484.499[α]D=+146°

卡B:R1=NH2R2=NH2C18H37N5O10MW=483.54[α]D=+130°

卡C:R1=NH2R2=OHC18H36N4O11MW=484.499[α]D=+126°卡那霉素结构式卡那霉素离解常数（pKa值）卡那霉素离解曲线强酸型阳树脂（如732）：弱酸型阳树脂（如DK110、D186、HZ-I）：树脂类型2、溶液的pH值合适的pH值必须达到下列条件：

使卡那霉素能解离使732或DK110能离子化卡那霉素能维持在稳定的范围内①卡那解离问题当PH＝7.0时在PH＝5.0时当PH＝9.0时②树脂解离问题-SO3H型732树脂pK＜1-COOH型DK110pK4～6③卡那稳定性问题卡那稳定存在的pH=6～8。732树脂离子交换时溶液pH=5.5～6.0；DK110树脂离子交换时，溶液pH=6.8～7.2。3、原液浓度卡那是多元有机生物碱离子交换理论分析发酵水平4、操作方式国内沿用732静态吸附，3%NH4·OH动态洗脱法；国外采用DK110动态吸附，2%NH4·OH动态解吸法5、动态串联方式

西索米星的离子交换树脂提取

西索米星为弱碱性生物有机碱，分子中含有四个氨基，在水溶液中存在四级离解平衡，在不同pH值的水溶液体系中能以不同的电化学状态存在，随着溶液的pH值由高到低而出现逐级解离。在解离条件下，选用强酸性阳离子交换树脂，或选用弱酸型阳树脂均可达到吸附西索米星阳离子的目的。目前多选择732强酸性阳树脂进行离交，溶液pH值5.5，发酵液原液浓度（约1000-1500ug/ml）。为什么？西索米星结构式

西索米星离解常数（pKa值）西索米星的离解曲线pH≥9.7时pH7.2～7.4时pH值6.6～6.8时pH≤4.6时不同pH条件下西索米星的价态分布

扁桃酸的离子交换树脂提取

提取策略：

扁桃酸理化性质：结构、pKa值、溶解度

树脂筛选：强酸型、弱酸型

条件选择：溶液pH值、扁桃酸浓度、操作方式扁桃酸结构式扁桃酸pKa值的测定扁桃酸pKa值测定的物理意义扁桃酸pKa值测定方法扁桃酸在非极性溶剂中的溶解度曲线扁桃酸在非极性溶剂中的溶解度差值曲线扁桃酸在极性溶剂中的溶解度曲线扁桃酸在极性溶剂中的溶解度差值曲线发酵液中R-扁桃酸的711-OH型离子交换提取扁桃酸理化性质树脂功能团杂质影响扁桃酸pKa=5.28最适动态吸附条件最适动态解吸条件阴离子交换树脂的选择Fig.1PermeablecurveofR,S-mandelicacidatanionresinpH=0.41andOD220=1.236ofR,S-mandelicacidsolutioncontaining2%NH4Cl,1.0Bv/hvelocityofflow,30mlanionresinand18mm×300mmcolumnsize.711阴离子交换树脂对扁桃酸发酵液的动态吸附特性Fig2DynamicadsorptioncurveofR-mandelicacidandphenylglyoxilicacidfromfermentbrothat711-OHanionexchangeresinThedynamicadsorptionconditionwas6.0～7.0pHvalue、70～80mmol/LR-mandelicacidconcentration、8～10mmol/Lphenylglyoxilicacidconcentration，20ml711-OHanionresinand18mm×300mmcolumnsize.ThesameasFig3-Fig6.711阴离子交换树脂对R-扁桃酸的动态解吸工艺的选择Fig4DynamicdesorptioncurveofR-mandelicacidindifferentvelocityofflowwith4%HClCl->MA->OH-711阴离子交换树脂对R-扁桃酸的动态解吸工艺的选择Fig.5DynamicdesorptioncurveofR-mandelicacidindifferentHClconcentrationwith1.5Bv/h711阴离子交换分离工艺的验证实验Fig6DynamicdesorptioncurveofR-mandelicacidandphenylglyoxilicacidat711-OHanionresinwhiletheoptimumcondition大孔吸附树脂HZ801分离发酵液中R-扁桃酸研究

扁桃酸理化性质树脂功能团杂质影响扁桃酸pKa=5.28最适动态吸附条件最适动态解吸条件3.1不同流速时，HZ801对扁桃酸的动态吸附特性

Fig1aDynamicadsorptioncurveofR-mandelicacidfromfermentbrothatHZ801resinindifferentvelocityofflowThedynamicadsorptionconditionwas2.0pHvalue、80mmol/LR-mandelicacidconcentration、6mmol/Lphenylglyoxilicacidconcentration，20mlHZ801resinand18mm×300mmcolumnsize.ThesameasFig.1b～Fig.4.3.1不同流速时，HZ801对苯乙酮酸的动态吸附特性

Fig.1bDynamicadsorptioncurveofphenylglyoxilicacidfromfermentbrothatHZ801res