分馏萃取手性分离外消旋体研究

摘要

药物分子结构基团在空间排列有差异的化合物称为立体异构体，在空间上不能重合，互为镜像关系的立体异构体称为对映体异构体，它们就如同人类的左右手一样具有手性。液-液手性溶剂萃取分离法分离手性药物与其他分离方法相比具有更多的优势。第一，对温度的要求低，节省能源；第二，萃取分离过程中没有使用气体或者固体物，操作方便；第三，手性萃取剂具有高的对映体选择性，分离性能好，适用范围广；第四，液液萃取使用合适的设备可以实现连续生产，易于工业放大生产，对设备要求不高。
　　本论文以水溶性羟丙基-β-环糊精和CuPF6{(S)-BINAP}为手性萃取剂，使用多级环隙式离心萃取器，分馏萃取手性分离萘普生和4-硝基苯甘氨酸对映体。从单级均相反应机理模型和界面反应机理模型结合质量守恒定律以及相平衡方程，分别建立了分馏萃取手性分离萘普生对映体数学模型和分馏萃取手性分离4-硝基苯甘氨酸对映体数学模型，采用严格计算法基于Matlab平台编写了模拟程序。通过一系列实验和模拟对萘普生(NAP)对映体和4-硝基苯甘氨酸(PGL)对映体进行了分馏萃取手性分离研究。获得了一系列分馏萃取规律，相关预测函数和最佳工艺操作参数，为萘普生和4-硝基苯甘氨酸对映体的分离以及环隙式离心萃取器的设计和放大提供了科学依据。本论文主要研究工作和结果如下：
　　1、分馏萃取手性分离NAP对映体的研究：基于均相反应机理模型结合质量守恒定律以及相平衡方程建立分馏萃取手性分离萘普生对映体数学模型，采用严格计算法基于Matlab平台编写模拟程序包。通过实验和模拟研究相比W/O、羟丙基-β-环糊精浓度等工艺参数对萃取分离过程的影响。通过模拟预测和优化分析获得了分馏萃取对称分离萘普生对映体完全分离最佳工艺参数预测函数：Nmin=22.74[HP-β-CD]-0.35，W/F=3.505[HP-β-CD]-0.91，W/O=0.637[HP-β-CD]-0.71。
　　2、分馏萃取手性分离PGL对映体的研究：基于界面反应机理模型结合质量守恒定律以及相平衡方程建立分馏萃取手性分离4-硝基苯甘氨酸对映体数学模型，采用严格计算法基于Matlab平台编写模拟程序包。通过实验和模拟研究相比O/W、CuPF6{(S)-BINAP}浓度、PF6-浓度等工艺参数对萃取分离过程的影响。通过模拟和优化获得了分馏萃取对称分离4-硝基苯甘氨酸对映体重要结论：当萃取剂过剩量为1.0和2.0时，分别只需18级和14级离心萃取器，既可以达到99％eeeq。

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第一章 绪论

1.1手性和手性药物

1.2光学纯对映体化合物的来源

1.3环隙式离心萃取器

1.4本论文的研究对象和创新之处

第二章 分馏萃取手性分离外消旋体数学模型

2.1前言

2.2均相反应机理模型

2.3分馏萃取手性分离萘普生对映体数学模型

2.4界面反应机理模型

2.5分馏萃取手性分离4-硝基苯甘氨酸对映体数学模型

2.6小结

第三章 分馏萃取手性分离萘普生对映体研究

3.1前言

3.2实验部分

3.3实验结果与讨论

3.4模拟预测及优化分析

3.5小结

第四章 分馏萃取手性分离D,L-4-硝基苯甘氨酸对映体研究

4.1前言

4.2实验部分

4.3实验结果与讨论

4.3模型预测和优化

4.4小结

第五章 结论

5.1结论

参考文献

致谢

作者简介及在学期间所获得科研成果