含间苯二酚大孔球状吸附树脂的合成及其应用方法

摘要

含间苯二酚大孔球状吸附树脂的合成及其应用方法。涉及一种吸附树脂的合成及其应用方法，特别是涉及含间苯二酚大孔球状给体型吸附树脂的合成方法，并利用这种大孔球状给体型吸附树脂从天然产物咖啡因、茶碱、VB

说明书

技术领域

本发明涉及一种吸附树脂的合成及其应用方法，特别是涉及含间苯二酚大孔球状给体型吸附树脂的合成方法，并利用这种大孔球状给体型吸附树脂从天然产物咖啡因、茶碱、VB₁₂的水溶液中提取分离咖啡因、茶碱、VB₁₂的方法。

背景技术

咖啡因亦称咖啡碱(1，3，7-三甲基黄嘌呤)是茶叶、咖啡、可可以及其它某些植物中的生物碱，茶叶中含量较高，约为1％～5％，咖啡因在医学上作为中枢神经兴奋剂，用于中枢性呼吸衰竭，神经衰弱的治疗以及消除疲乏等，从茶叶中提取药用咖啡因的方法包括升华法、溶剂法、吸附法和超临界CO₂萃取法(黄继轸，中草药，1999，30(6)：473～475)，用活性炭吸附咖啡因已有报导(Kaz SaulNorman，EP，0,076,620A2，1982)，文献(何炳林，黄文强主编，离子交换与吸附树脂，上海：上海科技教育出版社，1995：436)中谈到有专利用XAD-4，Duolite S-761树脂吸附分离咖啡因，因此，用吸附树脂法从水溶液中提取分离咖啡因也是一个很重要的方法。

茶碱是甲基黄嘌呤的代表药，已越来越多地用于阻塞性肺疾病(COPD)患者的治疗。据报道(胡熙恩，白润生，王学军，清华大学学报(自然科学版)，1996，36(12)：13～17)年产1000t咖啡因的工厂茶碱母液的排放量为12kt，如不回收将造成严重浪费。

VB₁₂在人体内对氧的传递、储存和活化、电子传递和酶催化等生命和化学过程中起着十分重要的作用。医学上，VB₁₂为抗贫血药，用于巨幼红细胞性贫血及神经炎的辅助治疗。维生素VB₁₂制剂维斯克对促进烧伤、放射线引起的创伤愈合起重要作用，将维生素VB₁₂用于预防和治疗口腔粘膜炎，同样也取得了好的防治效果，已有研究发现VB₁₂的缺乏与糖尿病有关。由于VB₁₂结构比较复杂，化学合成十分困难，目前药用VB₁₂仍是从发酵液中提取的。从发酵液中分离VB₁₂一直沿用溶剂法，此法耗费大量溶剂，且难以除去其中的多种蛋白质。后来树脂吸附法应用于从发酵液中吸附分离VB₁₂，产品质量得到一定的改善(何炳林，黄文强主编，离子交换与吸附树脂，上海：上海科技教育出版社，1995)，但效果并不理想。

常规树脂对含有氢键受体的中药有效成分吸附能力有限，而酚羟基是一个很好的氢键给体易与含有氢键受体的中药有效成分形成氢键。由于咖啡因、茶碱分子都是很好的氢键受体，而酚羟基又是很好的氢键给体，它们之间可以形成氢键，另外，VB₁₂分子中含有大量的酰胺官能团，其中的羰基能和酚羟基形成氢键作用，根据这一事实，我们希望能合成含酚羟基的吸附树脂。采用共聚法制备含酚羟基的给体型吸附树脂，反应步骤多，树脂含酚羟基的数量较少，对含有氢键受体的有机物吸附能力有限(李爱民，张全兴，刘福强，费正皓，王学江，陈金龙，离子交换与吸附，2001，17(6)：515～525；许名成，刘菊湘，范云鸽，史作清，施荣富，金晓农，何炳林，许满才，离子交换与吸附，2001，16(1)：16～21)而通过反相悬浮缩聚方法制备含间苯二酚大孔球状给体型吸附树脂，方法简单，含酚羟基的数量较多，对氢键受体有机物的吸附能力较强，将含间苯二酚大孔球状给体型吸附树脂用于水体系中对茶碱、咖啡因、VB₁₂药物的提取分离，对茶碱、咖啡因、VB₁₂药物的提取分离开拓了一条新的途径。

目前国内外有关含间苯二酚大孔球状给体型吸附树脂合成未见报道。含间苯二酚大孔球状给体型吸附树脂由于含有较多较强极性基团酚羟基-OH，导致其吸附咖啡因、茶碱、VB₁₂的中药有效成分主要机理为氢键吸附机理。

含间苯二酚大孔球状给体型吸附树脂不仅对茶碱、咖啡因、VB₁₂药物有较好的吸附性能，而且还可以用甲醇、或其水溶液或其配合一定浓度的盐酸溶液来进行有效的洗脱，洗脱后可重复使用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种含间苯二酚大孔球状给体型吸附树脂的合成方法及其在水溶液中对咖啡因、茶碱、VB₁₂药物提取分离中的应用方法。通过反相悬浮缩聚方法制备含间苯二酚大孔球状给体型吸附树脂，含水量较高，含酚羟基的数量也较多，工艺简单，一步完成。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

含间苯二酚大孔球状吸附树脂的合成，用多聚甲醛合成含间苯二酚的大孔球状给体型吸附树脂，包括下述成分：

油相：液蜡；

反应单体：多聚甲醛，间苯二酚，苯酚；

致孔剂：乙二醇；

分散剂：Span80；(失水山梨糖醇酐单油酸酯)

催化剂：含(HCl)36～38％的浓盐酸。

含间苯二酚大孔球状吸附树脂的合成，用甲醛水溶液合成含间苯二酚大孔球状给体型吸附树脂包括下述成分：

油相：液蜡；

反应单体：甲醛水溶液(HCHO的含量为36～38％)，间苯二酚，苯酚；

致孔剂：乙二醇；

分散剂：Span80；

催化剂：含(HCl)36～38％的浓盐酸。

如上所述的含间苯二酚大孔球状吸附树脂的合成，这种树脂的外观为球体，呈棕褐色，球径大小在0.2～1mm，表面具有似海绵状或蜂窝状的结构，表面具有多孔性，平均孔径为30～120nm，骨架密度为1.08～1.32g/cm³，比表面积60～100m²/g，含水量30～50％，酚羟基含量2～3.72mmol/g。

如上所述的含间苯二酚大孔球状吸附树脂的合成，这种树脂的外观为球体，呈淡黄色或黄色，球径大小在0.2～1mm，表面具有似海绵状或蜂窝状的结构，表面具有多孔性，平均孔径为50～300nm，骨架密度为1.08～1.32g/cm³，比表面积100～200m²/g，含水量40～65％，酚羟基含量1.5～2.5mmol/g。

如上所述的含间苯二酚大孔球状吸附树脂的合成，用多聚甲醛合成含间苯二酚的大孔球状给体型吸附树脂的制备方法，包含以下步骤：

(1)将乙二醇、多聚甲醛、间苯二酚、苯酚按10.9∶3.7∶0.7∶1(摩尔比)混匀，加入1～2％分散剂Span80于上述体系中，继续搅拌至均匀。油相：取4～6倍体积的液蜡；

(2)将(1)中的混合物加入液蜡中，开始搅拌，100～150转/分，升温70～75℃，恒温1～2小时；

(3)加入2mL含(HCl)36～38％的浓盐酸，继续搅拌并恒温2小时，调节搅拌速度，使油珠大小合适(以保证生成的含间苯二酚的大孔球状给体吸附树脂球径大小合适)，缓慢升温至82℃恒温反应1h，升温至100℃反应1.5小时，升温至130～140℃反应5h；

(4)聚合反应完成后出料，滤出树脂，并用表面活性剂配制的水溶液多次洗涤，丙酮抽提、真空干燥、筛分，制备出粒径为0.2～1mm的含间苯二酚的大孔球状给体型吸附树脂。

如上所述的含间苯二酚大孔球状吸附树脂的合成，用甲醛水溶液合成含间苯二酚的大孔球状给体型吸附树脂的制备方法，包含以下步骤：

(1)将乙二醇、甲醛水溶液HCHO的含量为36～38％、间苯二酚、苯酚按10.9∶3.7∶0.7∶1(摩尔比)混匀，加入1～2％分散剂Span80于上述体系中，继续搅拌至均匀。油相：取4～6倍体积的液蜡；

(2)将(1)中的混合物加入液蜡中，开始搅拌，100～150转/分，升温70～75℃，恒温1～2小时；

(3)加入2mL含(HCl)36～38％的浓盐酸，继续搅拌并恒温2小时，调节搅拌速度，使油珠大小合适(以保证生成的含间苯二酚的大孔球状给体吸附树脂球径大小合适)，缓慢升温至82℃恒温反应1h，升温至100℃反应1.5小时，分水器分出产生的水，待分出的水量不再增加时，升温至130～140℃反应5h；

(4)聚合反应完成后出料，滤出树脂，并用表面活性剂配制的水溶液洗涤，丙酮抽提、真空干燥、筛分，制备出粒径为0.2～1mm的含间苯二酚的大孔球状给体型吸附树脂。

含间苯二酚大孔球状吸附树脂的应用方法，这种树脂对含有氢键受体的咖啡因、茶碱、VB₁₂吸附、解吸、洗脱后可重复使用。

如上所述的含间苯二酚大孔球状吸附树脂的应用方法，从咖啡因水溶液提取咖啡因的方法，包括以下步骤：

(1)将吸附树脂装在柱径为10～50mm的玻璃吸附柱内，树脂体积为5mL～2.5L的柱中，装置成树脂柱；

(2)将咖啡因水溶液流经上述树脂柱中，咖啡因被吸附在树脂内，经洗涤后用1MHCl和40％的甲醇溶液洗脱；

(3)吸附、洗涤、解吸的流速为1.5～2.5个床体积/小时，解吸液经真空干燥即得粉末状的白色咖啡因产品，咖啡因回收率为90～95％，洗脱后的吸附树脂可以重复使用。

如上所述的含间苯二酚大孔球状吸附树脂的应用方法，从茶碱水溶液提取茶碱的方法，包括以下步骤：

(1)将吸附树脂装在柱径为10～50mm的玻璃吸附柱内，树脂体积为5mL～2.5L的柱中，装置成树脂柱；

(2)将茶碱水溶液流经上述树脂柱中，茶碱被吸附在树脂内，经洗涤后用1MHCl和80％的甲醇溶液洗脱；

(3)吸附、洗涤、解吸的流速为1.5～3个床体积/小时，解吸液经真空干燥即得白色粉末状的茶碱产品，茶碱回收率为85～90％，洗脱后的吸附树脂可以重复使用。

如上所述的含间苯二酚大孔球状吸附树脂的应用方法，从VB₁₂水溶液提取VB₁₂的方法，包括以下步骤：

(1)将吸附树脂装在柱径为10～50mm的玻璃吸附柱内，树脂体积为5mL～2.5L的柱中，装置成树脂柱；

(2)将VB₁₂水溶液流经上述树脂柱中，VB₁₂被吸附在树脂内，经洗涤后用80％的甲醇溶液洗脱；

(3)吸附、洗涤、解吸的流速为1.1～1.5个床体积/小时，解吸液经真空干燥即得红色粉末状的VB₁₂产品，VB₁₂回收率为60～85％，洗脱后的吸附树脂可以重复使用。

本发明的优点与效果是：

通过反相悬浮缩聚方法制备含间苯二酚大孔球状给体型吸附树脂，含水量较高，含酚羟基的数量也较多，工艺简单，一步完成，一次性投资成本低、易于工业化大生产。

用含间苯二酚的大孔球状给体型吸附树脂从咖啡因、茶碱、VB₁₂水溶液提取咖啡因、茶碱、VB₁₂药物和传统的溶剂萃取法相比，工艺简单、工艺流程中不使用毒性和易挥发的有机溶剂，安全可靠，生产成本较低。

本发明提取的咖啡因可用于中枢性呼吸衰竭，神经衰弱的治疗以及消除疲乏等。提取的茶碱可用于阻塞性肺疾病(COPD)患者的治疗。提取的VB₁₂可用于巨幼红细胞性贫血及神经炎的辅助治疗，也可用于预防和治疗口腔粘膜炎，其制剂维斯克可促进烧伤、放射线引起的创伤愈合。

附图说明

图1为用多聚甲醛合成含间苯二酚的大孔球状给体型吸附树脂SEM照片图(×80)；

图2为用甲醛水溶液合成含间苯二酚的大孔球状给体型吸附树脂SEM照片图(×80)；

图3为用多聚甲醛合成含间苯二酚的大孔球状给体型吸附树脂SEM照片图(×10⁴)；

图4为用甲醛水溶液合成含间苯二酚的大孔球状给体型吸附树脂SEM照片图(×10⁴)；

图5为用多聚甲醛合成含间苯二酚的大孔球状给体型吸附树脂SEM照片图(×2×10⁴)；

图6为用甲醛水溶液合成含间苯二酚的大孔球状给体型吸附树脂SEM照片图(×2×10⁴)。

具体实施方式

下面参照附图结合实施例对本发明进行详细说明。

实施例1

步骤1：将乙二醇60mL、多聚甲醛11.0g、间苯二酚7.3g、苯酚9.4g按10.9∶3.7∶0.7∶1(摩尔比)混匀，加入1.5g分散剂Span80(失水山梨糖醇酐单油酸酯)于上述体系中，继续搅拌至均匀。油相：取400mL液蜡；

步骤2：将(1)中的混合物加入液蜡中，开始搅拌，100～150转/分，升温70～75℃，恒温1～2小时；

步骤3：加入2mL含(HCl)36～38％的浓盐酸，继续搅拌并恒温2小时，调节搅拌速度，使油珠大小合适(以保证生成的含间苯二酚的大孔球状给体吸附树脂球径大小合适)，缓慢升温至82℃恒温反应1h，升温至100℃反应1.5小时，升温至130～140℃反应5h；

步骤4：聚合反应完成后出料，滤出树脂，并用表面活性剂配制的水溶液多次(以使分散剂、致孔剂大部分被除去)洗涤，丙酮抽提、真空干燥、筛分，制备出粒径为0.2～1mm的含间苯二酚的大孔球状给体型吸附树脂。

实施例2

步骤1：将乙二醇60mL、甲醛水溶液27mL、间苯二酚7.3g、苯酚9.4g按10.9∶3.7∶0.7∶1(摩尔比)混匀，加入1.5g分散剂Span80于上述体系中，继续搅拌至均匀。油相：取400mL液蜡；

步骤2：将(1)中的混合物加入液蜡中，开始搅拌，100～150转/分，升温70～75℃，恒温1～2小时；

步骤3：加入2mL含(HCl)36～38％的浓盐酸，继续搅拌并恒温2小时，调节搅拌速度，使油珠大小(以保证生成的含间苯二酚的大孔球状给体吸附树脂球径大小合适)合适，缓慢升温至82℃恒温反应1h，升温至100℃反应1.5小时，分水器分出产生的水，待分出的水量不再增加时，升温至130～140℃反应5h；

步骤4：聚合反应完成后出料，滤出树脂，并用表面活性剂配制的水溶液多次(以使分散剂、致孔剂大部分被除去)洗涤，丙酮抽提、真空干燥、筛分，制备出粒径为0.2～1mm的含间苯二酚的大孔球状给体型吸附树脂。

实施例3

步骤1：将吸附树脂装在柱径为10mm的玻璃吸附柱内，树脂体积为5mL的柱中，装置成树脂柱；

步骤2：将3000mg/L的咖啡因溶液流经上述树脂柱中，咖啡因被吸附在树脂内，经洗涤后用1MHCl和40％的甲醇溶液洗脱；

步骤3：吸附、洗涤、解吸的流速为1.5～2.5个床体积/小时，解吸液经真空干燥即得粉末状的白色咖啡因产品，咖啡因回收率为90～95％，洗脱后的吸附树脂可以重复使用。

实施例4

步骤1：将吸附树脂装在柱径为10mm的玻璃吸附柱内，树脂体积为5mL的柱中，装置成树脂柱；

步骤2：将3000mg/L茶碱水溶液流经上述树脂柱中，茶碱被吸附在树脂内，经洗涤后用1MHCl和80％的甲醇溶液洗脱；

步骤3：吸附、洗涤、解吸的流速为1.5～3个床体积/小时，解吸液经真空干燥即得白色粉末状的茶碱产品，茶碱回收率为85～90％，洗脱后的吸附树脂可以重复使用。

实施例5

步骤1：将吸附树脂装在柱径为10mm的玻璃吸附柱内，树脂体积为5mL的柱中，装置成树脂柱；

步骤2：将1000mg/L VB₁₂水溶液流经上述树脂柱中，VB₁₂被吸附在树脂内，经洗涤后用80％的甲醇溶液洗脱；

步骤3：吸附、洗涤、解吸的流速为1.1～1.5个床体积/小时，解吸液经真空干燥即得红色粉末状的VB₁₂产品，VB₁₂回收率为60～85％，洗脱后的吸附树脂可以重复使用。

因附图为照片，其中的小字不清晰，但不影响对本技术方案的理解。

图1、图3、图5为用多聚甲醛合成含间苯二酚的大孔球状给体型吸附树脂SEM照片图，这种树脂的外观为球体，呈棕褐色，球径大小在0.2～1mm，表面具有似海绵状或蜂窝状的结构，表面具有多孔性，平均孔径为30～120nm，骨架密度为1.08～1.32g/cm³，比表面积60～100m²/g。

图2、图4、图6为用甲醛水溶液合成含间苯二酚的大孔球状给体型吸附树脂SEM照片图，这种树脂的外观为球体，呈淡黄色或黄色，球径大小在0.2～1mm，表面具有似海绵状或蜂窝状的结构，表面具有多孔性，平均孔径为50～300nm，骨架密度为1.08～1.32g/cm³，比表面积100～200m²/g。