49 Polega ona na tym, że znajdujemy taki układ dwóch nie mieszających się ze sobą cieczy, żeby jak najlepiej rozdzielić nasze substancje. Praktyka pokazuje, że jesteśmy w stanie doprowadzić do najczystszej postaci substancje w takich fazach, w których stosunek stężeń naszej substancji był bliski 1:1. Mówi się o współczynniku KD, jako o stosunku stężeń wybranej substancji w fazie stacjonarnej i ruchomej, czyli stałej podziału, że jest bliska jedności. Jakkolwiek mówi się tutaj o stałej podziału, należy jednak wziąć pod uwagę, że istnieją tu też różne inne zjawiska. Przykład to adsorpcja na cieczy i wymienianie jonowe. Adsorpcja na cieczy wpływa w nie mniejszym stopniu niż standardowe zjawiska podziału na stałą podziału w przypadku, gdy jedna z faz jest fazą wodną z domieszkami, natomiast wymienianie
Rys. 2. Aparat Craiga
jonowe może następować w przypadku faz, które będą domieszkowane
rozdzielającą w ruch tak, aby „pomagać” przesączać się jednej cieczy
amfifilowymi czynnikami tworzenia par jonowych, np. trietyloaminy lub
względem drugiej, co doprowadziło przede wszystkim do przyspieszenia
kwasów organicznych.
procesu chromatografowania.
Sztuka chromatografii przeciwprądowej eliminuje dotychczasowe
Dalsze prace doprowadziły do skonstruowania przez Yoichiro
niedogodności chromatografii ciecz-ciało stałe, o których wspomniano we
Ito pierwszej historycznie konstrukcji, która odniosła sukces rynkowy
wstępie, ale pojawiają się nowe. Czyli jak zapewnić kontrolę i powtarzalność
i zapewniła powtarzalność procesu w optymalnym czasie i przy
utrzymania dwóch cieczy w przeciwprądzie (np. jak jedną z nich zatrzymać
odpowiednim rozdziale. Technologia high speed counter-current
w miejscu); jak zapewnić odpowiednią ilość półek teoretycznych?
chromatography (HSCCC) polega na istnieniu dwóch identycznych elementów rozdzielających, które są względem siebie w ruchu tzw.
Jak skonstruować aparat?
planetarnym, tj. kręcą się wokół dwóch osi obrotu: swojej własnej
Historia
i wspólnej. Ciecz zarówno stacjonarna jak i ruchoma znajdują się tam
Z racji tego, że powtarzalnie i w sposób kontrolowany przepuszczać
w specjalnych cewkach (będących rurkami), gdzie następuje sposób
ciecz przez kolumnę z rozdrobnionym ciałem stałym jest dużo łatwiej niż
mieszania, adekwatny dla przyspieszeń odśrodkowych (tzw. concave wave
ciecz przez ciecz, chromatografia przeciwprądowa jest sporo młodszą
mixing). Aparaty tej konstrukcji są w komercyjnie dostępnych wersjach
sztuką rozdzielania mieszanin. Ponadto trudniej jest tutaj zapewnić
i stosuje się je dość często.
optymalne warunki rozdziału (należytą ilość półek teoretycznych, czyli dobrą
Ostatnią historyczne technologiczną realizacją idei chromatografii
sprawność). Technologicznych sposobów realizacji idei jest wiele,
przeciwprądowej jest chromatografia pola odśrodkowego (centrifugal
a duża część z nich stanowi już metody historyczne. Niemniej jednak warto
partition chromatography, CPC), która od pozostałych różni się przede
zrobić niewielki przegląd.
wszystkim tym, że możliwa stała się dopiero po opracowaniu uszczelek
Najprostszym sposobem realizacji idei chromatografii przeciwprądowej
rotacyjnych. Zasada działania polega tu na tym, że niewielkich rozmiarów
jest oczywiście seria rozdzielaczy szklanych, prezentowana w rozdziale
komory, w których następuje rozdział substancji, są ukryte w rotorze,
wcześniej. Niemniej jednak od wielu lat trwały różne próby automatyzacji
a przesączanie się substancji jest przyspieszone polem odśrodkowym.
procesu chromatografowania, aby zapewnić optymalną czystość substancji
W odróżnieniu od HSCCC, w CPC występuje tylko jedna oś obrotu,
w rozsądnym czasie przy możliwie niewielkim nakładzie pracy.
co upraszcza ilość elementów i umożliwia konstrukcję urządzeń
Pierwszym, który się tego podjął był Amerykanin, Lyman Creighton
oczyszczających interesujące nas substancje na masową skalę w trybie
Craig, który przypuszczalnie ok. 1943 roku skonstruował aparat na korbkę
ciągłym (o czym pod koniec artykułu). Ponadto możliwe są tu pewne „triki”
z rozdzielaczami specjalnej kontrukcji. Warto wspomnieć, że w tym
elucyjne, zwiększające sprawność rozdziału (np. tryb „multi-mode”
czasie ów naukowiec miał już pierwsze wyniki dotyczące tzw. dystrybucji
– w celu uzyskania dalszych informacji na temat technicznych szczegółów
przeciwprądowej (ang. counter-current distribution) interesujących go
skontaktować się z przedstawicielem producenta aparatów).
substancji. Pracował on wówczas nad ważnymi i dziś hormonami o znaczeniu farmaceutycznym. Następnym sposobem automatyzacji procesu była technika droplet counter-current chromatography (DCCC), a stosowane aparaty konstruowano w ten sposób, że kroplami ciecz ruchoma przesączała się pomiędzy odpowiednimi kompartmentami z cieczą stacjonarną. Aparat dostarczał większą liczbę półek teoretycznych do rozdziału dzięki temu, że rozdzielaczy wypełnionych fazą stacjonarną było znacznie więcej. Niemniej jednak jest to już dzisiaj technika historyczna. Kolejnym chronologicznie etapem konstrukcyjnym była technika zwana rotation locular counter-current chromatography (RLCCC), a w aparatach, oprócz opisanych wcześniej kompartmentów (które ulegały miniaturyzacji, a które tu nazywano lokulami), posiadał jeszcze układ wprawiający część
e-w ydanie do pobrania na:
www.farmacom.com.pl
Rys. 3. Zasada działania CPC
2/2012