L-核糖柱色谱分离提纯工艺优化研究

2022-09-10

核糖及其衍生物脱氧核糖是核酸的重要组成部分, 也是某些维生素及辅酶的组分。D-核糖及其衍生物以呋喃型广泛存在于天然化合物中, 而D-核糖的对映体L-核糖在自然界不存在, 一般只能通过合成的方法得到。核糖核苷及脱氧核糖核苷是一类重要的抗病毒剂, 近年来L-核糖及衍生物在医药中的应用报道日益增加[1,2]。其原因是L-核糖核苷具有显著的抗病毒活性, 而毒性却比D-核糖核苷低。一些L-核糖及衍生物2-脱氧-L-核糖与腺嘌呤等有机碱形成的核苷衍生物在癌症、乙肝等疾病的治疗方面具有极大的应用潜力, 许多化合物正处于开发及应用中, L-核糖部分修饰的低聚核苷酸还可以用来设计高效抗过敏药物分子。因此L-核糖及衍生物脱氧核糖的合成, 是一个在有机合成中富有挑战性的课题, 该方面的开发与研究十分活跃, 已报道的L-核糖的合成方法有化学合成法与微生物合成法。化学合成法研究较早, 近年来也有较多的报导, 微生物合成法近年来也引起人们极大的兴趣。

微生物法是合成L-核糖及其它碳水化合物的新途径, 近年来引起人们的广泛兴趣[3,4]。原料葡萄糖在微生物的作用下发酵, 转化为核糖醇, 含有核糖醇的发酵液, 又通过弗式葡萄糖杆菌的作用氧化为L-核酮糖, L-核酮糖溶液再通过凝胶纤维单胞菌的作用下, 异构化为L-核糖, 粗产品溶液蒸发浓缩, 采用阳离子交换树脂处理, 再经脱盐, 脱色和结晶, 得到L-核糖, 一般产品纯度可达99%, 分离回收率为56%。本文在上述工艺的基础上, 添加钙型色谱树脂柱GSPC-106Ca色谱分离工序, 对L-核糖进一步分离提纯, 重点考察不同的因素及操作条件对L-核糖分离纯化的影响。

一、实验试剂与方法

1. 实验试剂

L-核糖超滤溶液 (生产制备) 、钙型色谱树脂GSPC-106Ca、去离子水、超纯水

2. 仪器

岛津LC-10A液相色谱仪、超声波清洗器、超纯水机、有夹层的玻璃柱、电子分析天平、量筒、恒温水浴锅

二、实验方法

本文选择的离子交换柱为一根长2m, 内径4cm的带有夹套的玻璃柱, 柱内填充新购钙型色谱树脂GSPC-106Ca, L-核糖超滤溶液从柱子上方进入, 然后用去离子水洗脱, 柱子下方用量筒每隔100m L取样检测其纯度与含量。

树脂体积为2000m L, 我们调节不同的柱温 (40℃、50℃、60℃、70℃) 、不同的进样量 (100g、150g、200g、250g) , 不同的进样浓度 (40%、45%、50%、60%) , 不同的洗脱速度 (10m L/min、20m L/min、30m L/min) , 用去离子水洗涤, 收集L-核糖纯度95%以上的糖液。

正交实验设计方案

为了确立最佳分离条件, 首先进行几个基本分离条件的实验, 确立了对分离回收率影响较大的几个因素, 见表1。