[发明专利]一种利用电渗析法分离纯化烟碱的方法

说明书

一、技术领域

本发明涉及一种分离方法，具体地说是一种利用电渗析法分离纯化烟碱的方法。

二、背景技术

烟碱是一种含氮生物碱，其分子中含有两个氮杂环和一个不对称碳原子，是弱二级碱，最多可以捕获两个质子，因此烟碱可以以游离态、单质子态和双质子态三种形态存在。烟碱的存在形态与pH值密切相关，在pH<6时烟碱主要以单质子态和双质子态两种离子形式存在；而pH>10时，烟碱基本以游离态形式存在。烟碱是重要的医药、化工原料，可用来生产高效绿色杀虫剂和生物性农药，还是研制治疗帕金森病、心血管病、皮肤病等疾患药物的特种原料，同时也是烟草资源综合利用的重要领域之一。

天然烟草呈弱酸性，其烟碱主要以单质子态和双质子态的盐形式存在，而在碱性条件下烟碱将由质子态向游离态转化。从烟草中制备烟碱主要包括：烟碱的分离、纯化以及浓缩等步骤。目前以烟草为原料制备烟碱的方法有多种工艺形式，可归纳为：“水提取-有机溶剂反萃取法”、“加碱水蒸汽蒸馏法”、“碳化脱羧法”以及“超临界流体萃取法”等。目前，水提有机溶剂反萃取法是应用最多的烟碱制备工艺，CNCN1065266公开了一种将烟草原料与稀硫酸混合，经粉碎、碾压、加碱和有机溶剂的混合物浸渍、加热、过滤、有机溶剂萃取，分离提纯得到纯度95％以上的硫酸烟碱和天然烟碱。CN102659760A公开了一种烟碱酸法提取工艺，其流程包括：备料、浸泡、提取、调值、浓缩、萃取和干燥，该发明降低了生产成本并提高了烟碱收率至95％以上。CN1234403A公开了一种烟碱提取纯化工艺，该工艺是将烟叶用热水浸提，浸提液经Ca(OH)₂和CO₂中和后过滤，滤液用乙酸乙酯或氯仿在填料塔中萃取，蒸发浓缩有机相得到纯度为75-85％的游离烟碱。“水提有机溶剂反萃取法”无论是使用酸性水、碱性水还是普通水提取烟碱，烟碱的纯化都需要消耗大量的有机溶剂，产品中也必然存在溶剂残留。水蒸汽蒸馏法是制备烟碱的传统方法，该方法基于在碱性溶液中烟碱盐可以形成游离烟碱，游离烟碱在温度为100℃时具有一定蒸气压，可随水蒸气共同挥发的特性，利用水蒸汽将烟碱从烟草粗体液中分离，以酸溶液吸收馏出液，然后调节吸收液至碱性，用有机溶剂萃取，得到游离烟碱。随着水蒸汽蒸发，蒸馏釜浓度升高，沸点上升，杂质组分挥发加剧，产品纯度下降。CN102516226A公开了一种循环蒸馏，有机溶剂吸收精制烟碱的方法及其蒸馏设备，该方法循环蒸馏时，被有机溶剂萃取过的冷凝水及时回流，可维持蒸馏釜中的溶液量，同时控制沸点减少杂质组分的馏出，同时回流冷凝水将水溶性杂质带回蒸馏釜，提升了产品的纯度。总体来看，水蒸汽蒸馏法提取烟碱的能耗高且同样存在有机溶剂污染问题。碳化脱羧法是将烟叶无氧加热，碳化脱羧，产物用硫酸溶液吸收，制备硫酸烟碱盐。CN1335315和CN102731473公开了采用“碳化脱羧-硫酸吸收”的方法从烟草中提取烟碱的方法，该工艺用硫酸溶液吸收烟叶碳化脱羧产物中的烟碱，所得到的烟碱硫酸盐溶液调节pH至碱性后用有机溶剂萃取，制备游离烟碱。CN1609104公开了干馏法制备烟碱的方法，该方法与“碳化脱羧法”类似。“碳化脱羧-硫酸吸收”的能耗高，有机溶剂残留等问题未能解决。此外烟碱的制备方法还包括“液膜法”、“超临界流体萃取法”、以及“双水相萃取法”等，但这些方法仍然未能有效解决有机溶剂造成的环境污染、溶剂残留问题或存在工艺过程复杂或成本较高等问题。如，CN101045726公开了一种乳状液膜法制备烟碱的方法，邢健敏，李芬芳等(双水相体系/溶剂反萃取法制备高纯天然烟碱，天然产物开发与研究，2009，21:489-491)提供了一种利用双水相体系制备高纯天然烟碱的方法，烟草粗提物调节至pH9.0以上，用相分离剂聚乙二醇/(NH₄)₂SO₄纯化处理得到的烟碱溶液再通过有机溶剂反萃取，蒸发有机溶剂后可得到高纯天然烟碱。US4506682公开了用超临界流体萃取法制备烟碱的方法，董超宇等(超临界CO₂从烟草中提取天然烟碱，化学工程师,1998,5:51-52)提供了一种应用超临界CO₂流体萃取技术制备烟草中烟碱的方法，但超临界流体处理法的工艺成本高且设备投资大。