提取林可霉素的二元萃取劑的研究解讀

1、提取林可霉素的二元萃取劑的研究作者：盧珂 吳兆亮 趙艷麗 殷昊 李濱【摘要】 為了尋找適合萃取林可霉素的二元萃取劑，對林可霉素在不同溶劑 中的分配系數(shù)以及二元萃取劑的性能進行了研究。結果顯示，以醇類萃取劑苯 甲醇?艙?辛醇組成的二元萃取體系對林可霉素的分配系數(shù)明顯高于其它溶劑體 系，其分配系數(shù)是正丁醇的 2 倍，溶劑在水中的溶解度比正丁醇降低 2.5 倍。 萃取劑體系中苯甲醇的適宜濃度為 60%-80%在該濃度范圍內(nèi)有協(xié)萃效應，最 大協(xié)萃系數(shù) 1.28 。【關鍵詞】 萃取劑； 苯甲醇 ?艙?辛醇； 林可霉素； 分配系數(shù)ABSTRACT A binary solvent system for l

2、incomycin extraction was investigated.Experimental results revealed that the binary system composed of benzylalcohol andn?octanol had two?fold higher distribution coefficient than n?butylalcobol while2.5?fold of lower solubity in waterphase. Optimum volume concentration of benzylalcohol in the syste

3、m in the range of 60% - 80% (V/V) was selected, the co?extractioncoefficient of 1.28 could be attained.KEY WORDS Binary solvent system (benzylalcohol and n?octanol);Lincomycin; Distribution coefficient林可霉素的提取工藝是以正丁醇萃取法萃取率高而被國內(nèi)各生產(chǎn)廠家 所采用，但該方法存在溶劑消耗大、能耗高、操作環(huán)境差等缺點。近些年來， 國內(nèi)不少學者研究開發(fā)了許多新型萃取體系 ( 如：混合醇 ( 主要是

4、癸醇的混合物 ) 類萃取劑 1、中性膦類萃取劑 2、肟類萃取劑 3、酯類萃取劑 4 等)，分別解決了在萃取林可霉素過程中所遇到的一些問題。論文論文參考網(wǎng)混 合醇類萃取劑可降低溶劑的損耗、中性膦類萃取劑與正丁醇相比有效的提高萃 取率，但是，這些萃取劑在生產(chǎn)工藝過程中都還存在一些問題，如：混合醇類 萃取劑萃取率較低、操作溫度高、溶劑氣味難聞；中性膦類萃取劑價格高、毒 性大，影響產(chǎn)品質(zhì)量；肟類萃取劑反萃較難實現(xiàn)等。因此，研究開發(fā)新型萃取 劑具有重要的理論和應用價值。對于萃取劑的選擇除應滿足萃取率高、選擇性好等基本要求外，還應當 兼顧損耗、能耗、環(huán)保以及人員安全等多方面因素。多元萃取體系除具備原有 單

5、一溶劑萃取體系的選擇性高、分離效果好和適應性強的特點外 5， 6，還 具有提高同位素或相似物選擇性、降低兩相間互溶度、提高萃取效率、加快傳 質(zhì)速率及改善操作條件等優(yōu)點 7。本文比較了幾類溶劑對林可霉素的萃取性 能，將多元萃取劑用于提取林可霉素，尋找一種適合提取林可霉素的二元萃取 劑。1材料與方法1.1試驗材料林可霉素原粉來自華北制藥廠華灤分廠。苯甲醇、正辛醇、正己烷、間 二甲苯、二甲苯乙酸異丁酯、丁酸乙酯和乙酸正戊酯為中國醫(yī)藥( 集團) 上?；瘜W試劑廠產(chǎn)品，分析純。 1.2 試驗儀器WZZ22S 數(shù)字式自動旋光儀，上海精密科學儀器有限公司生產(chǎn)。GC122 氣相色譜儀，上海分析儀器廠產(chǎn)品。PHS

6、23 型酸度計，上海第二分析儀器廠產(chǎn) 品。1.3 分析方法林可霉素的分析方法用旋光法測定 8。萃取劑的分析方法用氣相色 譜測定，測定條件為：柱箱 170C，離子室 180C，進樣器 200C萃取分配系數(shù)的計算 林可霉素易溶于水，能溶于甲醇、乙醇等大 部分有機溶劑。其在兩相中的分配系數(shù)用林可霉素在兩相中的效價濃度之比計 算9，即D=u0/ua(1)式中：D分配系數(shù)，u0、ua林可霉素分別在有機相和水相中效 價濃度(卩/ml)。協(xié)萃系數(shù)的計算 部分二元萃取劑組成的萃取體系存在協(xié)萃效應， 其協(xié)萃系數(shù)的計算方法如下 10：定義：D 加和=D1X1+D2(1-X1)(2)式中：D1、D2 萃取劑 1 和

7、 2 的萃取分配系數(shù)，X1 表示萃取劑 1 的 摩爾分數(shù)。設 D 協(xié)同為協(xié)萃分配系數(shù)，則協(xié)萃系數(shù) R 為：R=D 協(xié)同/D 加和(3)顯然，R1,表明有協(xié)同效應；R1,表明有反協(xié)同效應；R=1,則表明 無協(xié)同效應。2結果與討論2.1一元萃取劑選擇?烴類溶劑萃取林可霉素的性能 分別研究正己烷、間二甲苯、二甲苯、煤油對林可霉素的萃取性能。結果如表 1，在相同操作條件下，上述烴類 萃取劑與正丁醇相比，萃取性能較差，不能作為提取林可霉素的有效萃取劑。?酯類溶劑萃取林可霉素的性能 分別以乙酸表 1 部分烴類溶劑萃取林可霉素的分配系數(shù) (pH10.5)溶劑正己烷間二甲苯二甲苯煤油正丁醇分配系數(shù) 1.005

8、8.949.950.98514.40異丁酯、丁酸乙酯和乙酸正戊酯為萃取劑萃取溶液中的林可霉素，結果 見圖 1。酯類萃取劑與正丁醇相比，萃取性能較差，不能作為提取林可霉素的 有效萃取劑。?醇類萃取劑萃取林可霉素的性能 分別以苯甲醇、正辛醇為萃取劑萃取溶液中的林可霉素，結果如圖 2 所示，苯甲醇萃取林可霉素的分配系數(shù)明 顯高于其它幾種萃取劑，分配系數(shù)較正丁醇提高了近 3 倍，能夠成為提取林可 霉素的有效萃取劑。但現(xiàn)場實驗表明，苯甲醇在萃取林可霉素的過程中存在傳 質(zhì)速率慢、體系易乳化等不足，需要加入第二萃取劑進行改善。論文參考網(wǎng)2.2二元萃取劑選擇以苯甲醇分別和烴類第二萃取劑、醇類第二萃取劑構成的二

9、元萃取劑萃 取溶液中的林可霉素，并以正丁醇為對比萃取劑，結果如圖 3 和圖 4 所示。醇 類作為第二萃取劑對林可霉素的分配系數(shù)顯著高于烴類，而由苯甲醇和正辛醇 組成的二元萃取劑對林可霉素分配系數(shù)是正丁醇的 2 倍。這是因為正辛醇本身 對林可霉素具有一定萃取性能，不會導致分配系數(shù)大幅度降低。同時，在萃取 過程中發(fā)現(xiàn)，正辛醇還可作為體系的稀釋劑，降低體系的黏度，提高體系的傳 質(zhì)速率。2.3二元萃取劑的性能(1) 同分異構體作為第二萃取劑萃取林可霉素 以正辛醇及其兩種同分 異構體(2?布諄?庚烷， 2，3?捕?甲基己烷 )作為第二萃取劑等比例加入苯甲醇 中，萃取溶液中林可霉素，結果如圖 5 所示。兩

10、種同分異構體與苯甲醇構成的 二元萃取劑對林可霉素的分配系數(shù)均比正辛醇與苯甲醇構成的二元萃取劑低，這與正辛醇及其異構體本身對林可霉素的萃取率不同有關。正辛醇為直鏈醇， 其異構體都帶有側鏈，在萃取林可霉素過程中會產(chǎn)生較大的空間位阻，使林可 霉素不易分配到有機溶劑相中，故正辛醇是一種較為理想的第二萃取劑。(2) 二元萃取劑體積濃度對林可霉素分配系數(shù)的影響 研究二元萃取劑 中苯甲醇的體積濃度與林可霉素分配系數(shù)及二元體系協(xié)萃系數(shù)的關系，尋找合 適的溶劑比例，優(yōu)化二元萃取體系，結果如圖 6 及表 2 所示。苯甲醇的濃度小 于 60%時，分配系數(shù)隨濃度增高而明顯增大；當濃度大于 60%時，分配系數(shù)增長 緩慢

11、。這是由于在此二元萃取體系下，苯甲醇與正辛醇的萃取能力不同，苯甲 醇的分配系數(shù)顯著大于正辛醇。在苯甲醇的濃度小于 60%時，濃度起了主導作 用，但是，在苯甲醇與正辛醇濃度接近的時候，曲線為向上凸的弧，說明苯甲 醇?艙?辛醇組成的二元萃取劑的萃取分配系數(shù)大于苯甲醇、正辛醇分別萃取的 分配系數(shù)的加和。同時，由表 2 也可以看出，當萃取劑 B濃度大于 45%寸，體 系有正協(xié)萃效應，在萃取劑濃度為 60%左右時，協(xié)萃效應最大，最大協(xié)萃系數(shù) 為 1.28 。同時，苯甲醇濃度大于 75%時，體系開始出現(xiàn)較明顯的乳化現(xiàn)象，并 隨著苯甲醇濃度的增加乳化現(xiàn)象加重，分相也越來越困難。綜合以上因素，二元萃取劑體系中

12、當苯甲醇的濃度在 60%- 75 沱間時可達到較理想的萃取效果。萃取劑在水中溶解度的比較 考察萃取劑性能優(yōu)劣，除需考察萃取劑對目標產(chǎn)物的分配系數(shù)，還應考慮萃取劑的損耗，以萃取劑在水中的溶解度 來衡量。由于正辛醇在小于 50C時在水中溶解度小于 0.1%，可以認為不溶于水 11。因此，考察二元萃取劑中苯甲醇的溶解度即可。表3 所示，苯甲醇 ?艙?辛醇組成的二元萃取劑溶解度最低。這是由于正辛醇本身在水中溶萃取劑正丁 醇苯甲醇苯甲醇 ?艙?辛醇溶解度 (wt ， %)6.604.52.8解度較低，而苯甲醇和正辛醇均屬于醇類溶劑，苯甲醇在正辛醇和水組 成的體系中，更容易溶解到正辛醇中，即正辛醇對苯甲醇

13、有萃取作用，使得苯 甲醇在水中的溶解度有所降低。比較目前工廠普遍使用的正丁醇萃取劑，苯甲 醇?艙?辛醇體系的溶劑損耗較之降低了近 2.5 倍，具有工業(yè)應用前景。萃取劑的多次利用 在實際工廠操作中，為降低成本和減小污染， 萃取后的有機相經(jīng)酸水反萃、 蒸餾水洗滌后重新用于萃取水相， 循環(huán)使用。 在 萃取和反萃過程中，萃取劑不斷損失，濃度降低，且由于在萃取過程中不斷引 入有機雜質(zhì)而導致萃取劑的萃取性能不斷降低 12?？疾烊軇┒啻卫门c萃 取率之間的關系，所得結果如表 4 所示。結果表明，萃取劑反復利用 9 次，萃取率僅降低 7%左右，溶劑可以被 很好的回收使用。3結論苯甲醇 ?艙?辛醇組成的二元萃取

14、劑對林可霉素具有很好的萃取效果，其 分配系數(shù)是正丁醇的 2 倍，并且很好地解決了萃取過程中分相困難和易乳化的 問題，可作為萃取林可霉素的合適萃取劑。苯甲醇濃度為60%左右時有最大協(xié)萃系數(shù) (1.28) ，因此在二元萃取劑中苯甲醇的適宜濃度為 60%- 75%。苯甲醇 ? 艙?辛醇在水中的溶解度較正丁醇下降了 2.5 倍，溶劑損耗小。此外，該萃取劑 是一類理化性質(zhì)穩(wěn)定、毒性較小、揮發(fā)度較低且工業(yè)中易得的溶劑，具有工業(yè) 應用前景。 表 4溶劑多次使用對萃取率的影響 【參考文獻】1 武斌，朱家文，陳葵，等 . 混合醇萃取用以降低林可霉素產(chǎn)品中 B 組 分含量的工藝研究 J. 中國抗生素雜志， 200

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