[发明专利]阳离子交换排代色谱分离方法和在阳离子交换排代色谱分离方法中用作排代剂的阳离子有机化合物

说明书

技术领域

本发明涉及含有多个季铵盐(multiple quats)的组合物，以及在色谱 法纯化中使用所述组合物作为排代剂的方法。

背景技术

在1906年Tswett首先认识到了色谱法的排代模式，其指出在过载的 洗脱色谱的条件下出现样本排代。在1943年，Tiselius建议将众多的色 谱法主题分为三个不同的“模式”：迎头模式、洗脱模式和排代模式。从 那时起，大多数进展和应用，特别是在分析色谱中都发生在洗脱色谱法 的领域中。实际上，目前在缺少进一步的限定时，术语“色谱法”通常是 指洗脱模式的色谱法。

洗脱模式和排代模式在理论上和实践中都易于区别。在洗脱色谱法 中，要被纯化的样品溶液被施加于固定相，通常位于色谱柱中。选择流 动相以使样品既不是被不可逆地被吸收也不是在整体上不被吸收，而是 可逆地结合。由于流动相流过固定相，在流动相和固定相之间建立了平 衡，由此，依赖对固定相的亲和性，样品以一定的速度，沿柱通过，所 述速度反应了相对于存在于原始样品中其他组分的亲和性。在标准洗脱 色谱法中需要特别指出的事实是洗脱展开剂前沿，或者等度洗脱的零柱 容积经常先于样品脱离色谱柱。

对等度洗脱色谱法的调整和扩展见于台阶梯度色谱法，其中一系列 不同组合物的洗脱剂通过固定相。在离子交换色谱法中，例如，应用流 动相盐浓度和/或pH的阶梯变化洗脱或释放接受分离的分析物。

排代色谱法使用了排代剂化合物以从柱中去除混合物的组分。排代 剂化合物对固定相的亲和力通常远高于要被分离的混合物中的任意成分 对固定相的亲和力。这与洗脱色谱法形成对照，在洗脱色谱法中，洗脱 剂对固定相的亲和力低于要被分离的组分对固定相的亲和力。区别排代 色谱法和洗脱或解吸附色谱法的关键操作特征是使用排代化合物。在排 代色谱法中，在要被分离的组分都对固定相有较高的亲和力的条件下， 首先用载体溶剂平衡色谱柱。进料混合物的体积，其可以为大体积和非 常稀释的，被加载到柱上，并且进料混合物中的单个组分被吸附到固定 相。即，进料混合物的组分被分配或吸收到固定相上，并被保持在其中。 如果所有的组分通过排代被溶解，则载体溶剂从不含样品的柱中出现。 这时进料混合物的组分停留于固定相，并且每一组分在柱中的位置都与 其在初始条件下对固定相的相对亲和力相关。原则上，在固定相的既定 位点，任何组分的分子都将取代具有较低亲和力的任何其他组分的分子。 结果，单个组分最终将按亲和力从最高到最低的顺序在柱上排列。

允许进料混合物的一些组分，例如对固定相不具有显著亲和力的组 分，与载体溶剂一起通过色谱柱，这有时是具有优势的；在这种情况下， 只有保留的进料组分通过排代色谱法被溶解。

一旦样品被加载于色谱柱上，含有溶解于适合溶剂中的排代剂化合 物的溶液被加入柱中以通过固定相。选择排代剂化合物以使其对固定相 的亲和性比进料混合物中任意组分对固定相的亲和性都高。假设适当地 选择了排代剂和流动相，单个组分以高度浓缩的、相对纯的物质的相毗 邻的区带，以增高的吸收亲和力的顺序流出色谱柱。在纯化的单组分区 带之后，排代剂从柱中出现。根据排代化合物在样品之后，并且进料组 分以高度浓缩的、相对纯的物质的相毗邻的区带排出色谱柱的事实，易 于区别排代色谱与洗脱色谱。

对于工业色谱，排代色谱法具有一些特别的优势特征。首先，排代 色谱可以一步完成产品分离和浓缩。作为对照，等度洗脱色谱导致分离 过程中显著的产品稀释。再者，由于排代过程在平衡等温线的非线性区 进行，因此可以进行高的柱装载。这可以比洗脱色谱具有非常好的柱利 用度。第三，色谱柱的研发和组分分离比相对照的洗脱方法需要更少的 溶剂。第四，排代色谱法可以从具有低分离因素的混合物中浓缩和纯化 组分，而在典型的洗脱色谱法中要获得满意的分离需要更大的分离因素。

由于所有这些优势，可以认为排代色谱法将得到广泛的应用。但是， 排代色谱却持续存在着一些问题。一个问题是色谱柱需要再生，因为每 次使用后就丢弃固定相是不经济的。另一个问题是获得适合的排代化合 物，所述化合物为相对简单的化合物，易于合成和/或可以合理(经济) 的成本商业获得。这两个问题给排代色谱带来了相对于洗脱色谱而言的 缺点。

考虑到再生，由于排代工艺使用对固定相具有非常高的亲和力的排 代化合物，再生和重平衡色谱柱所需要的时间可以比洗脱色谱长。另外， 在再生过程中经常需要相对大量的溶剂。这些问题有效地减少了排代色 谱比洗脱色谱所具有的优势。