提取林可霉素的二元萃取剂的研究

                 作者：卢珂 吴兆亮 赵艳丽 殷昊 李滨 

【摘要】  为了寻找适合萃取林可霉素的二元萃取剂，对林可霉素在不同溶剂中的分配系数以及二元萃取剂的性能进行了研究。结果显示，以醇类萃取剂苯甲醇?正辛醇组成的二元萃取体系对林可霉素的分配系数明显高于其它溶剂体系，其分配系数是正丁醇的2倍，溶剂在水中的溶解度比正丁醇降低2.5倍。萃取剂体系中苯甲醇的适宜浓度为60%～80%，在该浓度范围内有协萃效应，最大协萃系数1.28。

【关键词】  萃取剂； 苯甲醇?正辛醇； 林可霉素； 分配系数

    ABSTRACT  A binary solvent system for lincomycin extraction was investigated. Experimental results revealed that the binary system composed of benzylalcohol and n?octanol had two?fold higher distribution coefficient than n?butylalcobol while 2.5?fold of lower solubity in waterphase. Optimum volume concentration of benzyl alcohol in the system in the range of 60%～80% (V/V) was selected, the co?extraction coefficient of 1.28 could be attained.

    KEY WORDS  Binary solvent system (benzylalcohol and n?octanol);  Lincomycin;  Distribution coefficient

     林可霉素的提取工艺是以正丁醇萃取法萃取率高而被国内各生产厂家所采用，但该方法存在溶剂消耗大、能耗高、操作环境差等缺点。近些年来，国内不少学者研究开发了许多新型萃取体系(如：混合醇(主要是癸醇的混合物)类萃取剂［1］、中性膦类萃取剂［2］、肟类萃取剂［3］、酯类萃取剂［4］等)，分别解决了在萃取林可霉素过程中所遇到的一些问题。混合醇类萃取剂可降低溶剂的损耗、中性膦类萃取剂与正丁醇相比有效的提高萃取率，但是，这些萃取剂在生产工艺过程中都还存在一些问题，如：混合醇类萃取剂萃取率较低、操作温度高、溶剂气味难闻；中性膦类萃取剂价格高、毒性大，影响产品质量；肟类萃取剂反萃较难实现等。因此，研究开发新型萃取剂具有重要的理论和应用价值。

    对于萃取剂的选择除应满足萃取率高、选择性好等基本要求外，还应当兼顾损耗、能耗、环保以及人员安全等多方面因素。多元萃取体系除具备原有单一溶剂萃取体系的选择性高、分离效果好和适应性强的特点外［5，6］，还具有提高同位素或相似物选择性、降低两相间互溶度、提高萃取效率、加快传质速率及改善操作条件等优点［7］。本文比较了几类溶剂对林可霉素的萃取性能，将多元萃取剂用于提取林可霉素，寻找一种适合提取林可霉素的二元萃取剂。

    1  材料与方法

    1.1  试验材料

    林可霉素原粉来自华北制药厂华滦分厂。苯甲醇、正辛醇、正己烷、间二甲苯、二甲苯乙酸异丁酯、丁酸乙酯和乙酸正戊酯为医药(集团)上海化学试剂厂产品，分析纯。1.2  试验仪器

    WZZ22S数字式自动旋光仪，上海精密仪器有限公司生产。GC122气相色谱仪，上海分析仪器厂产品。PHS23型酸度计，上海第二分析仪器厂产品。

    1.3  分析方法

    林可霉素的分析方法用旋光法测定［8］。萃取剂的分析方法用气相色谱测定，测定条件为：柱箱170℃，离子室180℃，进样器200℃

    (1)萃取分配系数的  林可霉素易溶于水，能溶于甲醇、乙醇等大部分有机溶剂。其在两相中的分配系数用林可霉素在两相中的效价浓度之比计算［9］，即D=u0/ua(1)

    式中：D——分配系数，u0、ua——林可霉素分别在有机相和水相中效价浓度(μ/ml)。

    (2)协萃系数的计算  部分二元萃取剂组成的萃取体系存在协萃效应，其协萃系数的计算方法如下［10］：

    定义：D加和=D1X1+D2(1-X1)(2)

    式中：D1、D2——萃取剂1和2的萃取分配系数，X1表示萃取剂1的摩尔分数。

    设D协同为协萃分配系数，则协萃系数R为：

    R=D协同/D加和(3)

    显然，R>1，表明有协同效应；R<1，表明有反协同效应；R=1，则表明无协同效应。

    2  结果与讨论

    2.1  一元萃取剂选择

    (1)烃类溶剂萃取林可霉素的性能  分别研究正己烷、间二甲苯、二甲苯、煤油对林可霉素的萃取性能。结果如表1，在相同操作条件下，上述烃类萃取剂与正丁醇相比，萃取性能较差，不能作为提取林可霉素的有效萃取剂。

    (2)酯类溶剂萃取林可霉素的性能  分别以乙酸

    表1  部分烃类溶剂萃取林可霉素的分配系数(pH10.5)

    溶剂正己烷间二甲苯二甲苯煤油正丁醇分配系数1.0058.949.950.98514.40

    异丁酯、丁酸乙酯和乙酸正戊酯为萃取剂萃取溶液中的林可霉素，结果见图1。酯类萃取剂与正丁醇相比，萃取性能较差，不能作为提取林可霉素的有效萃取剂。

    (3)醇类萃取剂萃取林可霉素的性能  分别以苯甲醇、正辛醇为萃取剂萃取溶液中的林可霉素，结果如图2所示，苯甲醇萃取林可霉素的分配系数明显高于其它几种萃取剂，分配系数较正丁醇提高了近3倍，能够成为提取林可霉素的有效萃取剂。但现场实验表明，苯甲醇在萃取林可霉素的过程中存在传质速率慢、体系易乳化等不足，需要加入第二萃取剂进行改善。

    2.2  二元萃取剂选择

    以苯甲醇分别和烃类第二萃取剂、醇类第二萃取剂构成的二元萃取剂萃取溶液中的林可霉素，并以正丁醇为对比萃取剂，结果如图3和图4所示。醇类作为第二萃取剂对林可霉素的分配系数显著高于烃类，而由苯甲醇和正辛醇组成的二元萃取剂对林可霉素分配系数是正丁醇的2倍。这是因为正辛醇本身对林可霉素具有一定萃取性能，不会导致分配系数大幅度降低。同时，在萃取过程中发现，正辛醇还可作为体系的稀释剂，降低体系的黏度，提高体系的传质速率。

    2.3  二元萃取剂的性能

    (1)同分异构体作为第二萃取剂萃取林可霉素  以正辛醇及其两种同分异构体(2?甲基庚烷，2，3?二甲基己烷)作为第二萃取剂等比例加入苯甲醇中，萃取溶液中林可霉素，结果如图5所示。两种同分异构体与苯甲醇构成的二元萃取剂对林可霉素的分配系数均比正辛醇与苯甲醇构成的二元萃取剂低，这与正辛醇及其异构体本身对林可霉素的萃取率不同有关。正辛醇为直链醇，其异构体都带有侧链，在萃取林可霉素过程中会产生较大的空间位阻，使林可霉素不易分配到有机溶剂相中，故正辛醇是一种较为理想的第二萃取剂。

    (2)二元萃取剂体积浓度对林可霉素分配系数的影响  研究二元萃取剂中苯甲醇的体积浓度与林可霉素分配系数及二元体系协萃系数的关系，寻找合适的溶剂比例，优化二元萃取体系，结果如图6及表2所示。苯甲醇的浓度小于60%时，分配系数随浓度增高而明显增大；当浓度大于60%时，分配系数增长缓慢。这是由于在此二元萃取体系下，苯甲醇与正辛醇的萃取能力不同，苯甲醇的分配系数显著大于正辛醇。在苯甲醇的浓度小于60%时，浓度起了主导作用，但是，在苯甲醇与正辛醇浓度接近的时候，曲线为向上凸的弧，说明苯甲醇?正辛醇组成的二元萃取剂的萃取分配系数大于苯甲醇、正辛醇分别萃取的分配系数的加和。同时，由表2也可以看出，当萃取剂B浓度大于45%时，体系有正协萃效应，在萃取剂浓度为60%左右时，协萃效应最大，最大协萃系数为1.28。同时，苯甲醇浓度大于75%时，体系开始出现较明显的乳化现象，并随着苯甲醇浓度的增加乳化现象加重，分相也越来越困难。综合以上因素，二元萃取剂体系中当苯甲醇的浓度在60%～75%之间时可达到较理想的萃取效果。

    (3)萃取剂在水中溶解度的比较  考察萃取剂性能优劣，除需考察萃取剂对目标产物的分配系数，还应考虑萃取剂的损耗，以萃取剂在水中的溶解度来衡量。由于正辛醇在小于50℃时在水中溶解度小于0.1%，可以认为不溶于水［11］。因此，考察二元萃取剂中苯甲醇的溶解度即可。表3所示，苯甲醇?正辛醇组成的二元萃取剂溶解度最低。这是由于正辛醇本身在水中溶萃取剂正丁醇苯甲醇苯甲醇?正辛醇溶解度(wt，%)6.604.52.8

    解度较低，而苯甲醇和正辛醇均属于醇类溶剂，苯甲醇在正辛醇和水组成的体系中，更容易溶解到正辛醇中，即正辛醇对苯甲醇有萃取作用，使得苯甲醇在水中的溶解度有所降低。比较目前工厂普遍使用的正丁醇萃取剂，苯甲醇?正辛醇体系的溶剂损耗较之降低了近2.5倍，具有应用前景。

    (4)萃取剂的多次利用  在实际工厂操作中，为降低成本和减小污染，萃取后的有机相经酸水反萃、蒸馏水洗涤后重新用于萃取水相，循环使用。在萃取和反萃过程中，萃取剂不断损失，浓度降低，且由于在萃取过程中不断引入有机杂质而导致萃取剂的萃取性能不断降低［12］。考察溶剂多次利用与萃取率之间的关系，所得结果如表4所示。

    结果表明，萃取剂反复利用9次，萃取率仅降低7%左右，溶剂可以被很好的回收使用。

    3  结论

    苯甲醇?正辛醇组成的二元萃取剂对林可霉素具有很好的萃取效果，其分配系数是正丁醇的2倍，并且很好地解决了萃取过程中分相困难和易乳化的问题，可作为萃取林可霉素的合适萃取剂。苯甲醇浓度为60%左右时有最大协萃系数(1.28)，因此在二元萃取剂中苯甲醇的适宜浓度为60%～75%。苯甲醇?正辛醇在水中的溶解度较正丁醇下降了2.5倍，溶剂损耗小。此外，该萃取剂是一类理化性质稳定、毒性较小、挥发度较低且工业中易得的溶剂，具有工业应用前景。 表4        溶剂多次使用对萃取率的影响

【】
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