碱性大孔离子交换树脂分离熊去氧胆酸

碱性大孔离子交换树脂分离熊去氧胆酸1目录1前言....................................................................................................................11.1研究意义..................................................................................................................11.2离子交换树脂分离技术的原理及应用..................................................................42离子交换法精制熊去氧胆酸............................................................................92.1实验材料和仪器......................................................................................................92.2实验方法与步骤....................................................................................................103实验结果和讨论.............................................................................................133.1熊去氧胆酸的HPLC检测....................................................................................133.2吸附交换过程热力学研究....................................................................................143.3吸附交换过程动力学研究....................................................................................183.4静态条件下不同洗脱剂的选定............................................................................193.5柱操作条件研究....................................................................................................203.6离子交换柱分离熊去氧胆酸................................................................................214产物的鉴定和表征.........................................................................................244.1材料与方法............................................................................................................244.2结果与讨论............................................................................................................255总结与展望.....................................................................................................31参考文献.............................................................................................................32致谢.....................................................................................................................34碱性大孔离子交换树脂分离熊去氧胆酸2摘要熊去氧胆酸（UrsodeoxycholicAcid，UDCA）是FDA惟一批准可用于治疗原发性胆汁性肝硬化的有效药物。在化学合成工艺中，常利用牛羊胆汁中提取出的UDCA差向异构体——鹅去氧胆酸（ChenodeoxycholicAcid，CDCA），由氧化还原法合成UDCA，但中间产物及杂质较多使终产品纯度不高。本课题的研究方向是采用碱性大孔阴离子交换树脂D201型树脂对UDCA进行纯化，笔者主要从动、静两方面考察树脂对熊去氧胆酸的分离条件。结果表明，UDCA能良好地吸附在D201树脂上，等温吸附曲线拟合符合Langmiur经验式，在298~318K的条件下，每克树脂的静态实验吸附量为20～35mg，动态实验吸附量为40～50mg。在298K条件下，进行柱层析分离，并且通过多种方法对终产物进行表征，由分步洗脱得到的UDCA的精制产品纯度可达90%以上。关键词：熊去氧胆酸，离子交换树脂，高效液相色谱碱性大孔离子交换树脂分离熊去氧胆酸3AbstractUrsodeoxycholicAcid(UDCA)istheonlyapproveddrugforthetreatmentofprimarybiliarycirrhosisbyFDA.Inchemicalsynthesisprocess,ChenodeoxycholicAcid(CDCA)，epimerofUDCA,extractedfromcattleandsheep'sbile,isoftenusedforthesynthesisofUDCAthroughoxidationreduction.Yet,aquantityofintermediateproductsandimpuritieswillleadtothelowpurityofthefinalproduct.TheresearchdirectionofthispaperistopurifytheUDCAbybasicmacroporousanionexchangeresinD201,andtheresearchermainlystudyabouttheseparationconditionsofursodeoxycholicacidresinfromstaticanddynamicaspects.TheresultsshowthatUDCAcanbewelladsorbedontheD201resin.What’smore,theadsorptionisothermcurvecannearlyfitwithLangmiurexperience.At298~318K,undertheconditionofstaticexperiments,theadsorptioncapacitypergramofresincanreach20~35mg,whileunderthedynamicexperiments,theadsorptioncapacitycanreach40~50mg.At298K,separatedbycolumnchromatographythroughstepwiseelutionandcharacterizedbyavarietyofmethods,finally,therefinedproductUDCAcanreachapurityofmorethan90%.Keywords:Ursodeoxycholicacid,ionexchangeresin,HPLC碱性大孔离子交换树脂分离熊去氧胆酸41前言1.1研究意义在珍贵的中医药材中，熊去氧胆酸（UrsodeoxycholicAcid，UDCA）是熊胆的特有成分，它是一种3α,7β-二羟基-5β-胆甾烷-24-酸。在临床医学上，各种胆囊及胃肠道疾病运用该药材均可以获得很好的疗效。在我国以及东南亚地区，人们已经开始广泛地开发并且有效利用该种药材的中药制剂。我国通常采用的制备方法是较为原始的传统工艺，然而随着野生动物越发稀有，并且有关动物保护的法规变得日趋严格，化学合成法的普及迫在眉睫。根据现有资料已经有所报道的制备熊去氧胆酸的方法是从牛、羊的胆汁中提取、分离出牛胆酸，经过多步反应合成得到UDCA的差向异构体——鹅去氧胆酸（ChenodeoxycholicAcid，CDCA），由于二者仅仅在7位羟基构型上有所差异，再经过若干步氧化还原反应，最终就能实现将CDCA转化成为UDCA，然而此法所采用的合成路线、工艺极为复杂，并且产品中往往含有大量的中间产物以及杂质，导致最终所得到的产品纯度不高[1]。当今世界，欧美厂商是UDCA的生产主力军，对UDCA的主要市场需求为日韩、欧美发达国家，就这一良好的形势而言，胆酸类药物出口的前景十分乐观。现代有机合成工业发展迅速，离子交换技术发展突飞猛进。随着多种性能优良的离子交换树脂的研制成功，多种新应用方法的开发也日趋丰富起来，在诸多行业特别是高新技术产业以及科研领域中，该法均得到了广泛地应用。由于该法高效而又安全，笔者将其应用于分离纯化UDCA的研究中。在工业化规模生产中，由于离子交换树脂的具备处理能力大、脱色范围广、脱色容量高的优点，并且能够去除各种不同离子，还能反复再生使用、工作寿命也长、运行费用较低，其他方法无法与之相媲美，在工业化生产中具有其他材料无法匹敌的潜在优势。本课题的研究方向即采用碱性大孔阴离子交换树脂D201型树脂对UDCA进行纯化，笔者主要从动、静两方面考察树脂对其吸附的热动力学性质。在298K条件下，进行柱层析分离，并且通过多种方法对终产物进行表征，由分步洗脱得到的UDCA的精制产品纯度可达90%以上，使得合成工艺大大简化，有效地提高了产率，由于可以直接在常温下进行，降低了成本，有望实现工业化推广。1.1.1熊去氧胆酸简介熊去氧胆酸是高等动物胆汁中最常见的胆汁酸之一，是一种亲水胆酸，其主要成分为3α,7β-二羟基-5β-胆甾烷-24-酸，属于有机化合物。就其物化性质而言，UDCA无臭，味苦，易溶于乙醇与冰醋酸，在氢氧化钠试液中也能够溶解，但无法在氯仿中溶解。碱性大孔离子交换树脂分离熊去氧胆酸5表1.1熊去氧胆酸的物化性质熊去氧胆酸化学式C24H40O4分子量392.58色泽白色粉末气味无臭、味苦熔点介于200～2040C之间比旋度介于+59.0°～+62.0°之间（40mg/ml无水乙醇溶液测定）pKa5溶解性几乎不溶于水，易溶于乙醇、冰醋酸等，不溶于氯仿，能溶于碱性溶液敏感性对光、氧、高温及湿度等相对不是很敏感人类胆汁的主要成分是胆汁酸（简称为胆酸），其首先由肝脏合成，并经胆囊或者是小肠分泌，主要是以与牛磺酸、甘氨酸共轭的形式存在。在小肠中，初级胆汁酸、胆酸（CholicAcid，CA）和鹅去氧胆酸，可能是由肠道细菌脱去结合形式，形成次级胆汁酸，如脱氧胆酸（DeoxycholicAcid，DCA）、石胆酸（LithocholicAcid，LCA）和熊去氧胆酸，它们都是胆烷酸的衍生物，都含有24个碳原子。随后，为了摄取和重新分泌进入