用于手性拆分的方法以及用于此方法的设备技术

本发明专利技术涉及用于对包含在置于格室中的液体中的手性物质进行手性拆分的方法，所述格室由内壁和外壁形成，所述外壁包围所述内壁的至少一部分，所述外壁和内壁中的每一者都是绕着纵轴的旋转实体，所述外壁和内壁彼此同轴，所述方法包含：‑将所述外壁相对于所述内壁朝一个转向旋转，以在所述液体内产生泰勒‑库埃特流动；‑收集所述手性物质中的至少一种。本发明专利技术还涉及用于此方法的设备。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及手性物质的手性拆分
，例如将两种物质互相分离，或者对溶于或分散于非手性液体或混合物中的一种或多种手性物质进行提取。更特别地，本专利技术涉及手性物质的手性拆分方法和用于手性物质的手性拆分的设备。
技术介绍
对彼此互为对映异构体的手性分子的不同药理活性的发现，有时是戏剧性的发现，已经导致不对称合成或不同对映异构体彼此之间的手性拆分的必要性，从而使得它们能够作为分离的化合物(优映体)被施用。因此，不对称合成和手性拆分是制药工业以及像食品、石油、农用化学品和生化这样的其它工业部门中最重要方法中的两种。不对称合成和手性拆分通常依赖于第三手性化合物的使用。不对称合成，也称作手性合成或对映选择性合成，由化学反应或反应序列组成，其中在底物分子中形成一个或多个新的手性元素，并以不同的量产生立体异构(在本专利技术中：对映体)产物，或者更简单地说，通过相对于其它立体异构体更有利于某特定立体异构体形成的方法的化合物合成。一些化合物的不对称合成可能难以开发，有时需要辛苦研究。此外，很多时候它仍需要手性拆分，因为尽管有利于形成所期望的立体异构体，但产物混合物中可能仍然会存在其它立体异构体，必须将其与期望的立体异构体分离。手性拆分通常通过手性柱色谱进行。在对映异构体的情况下，此类方法通常在于使得包含待分离对映异构体的混合物流过填充有包含一个或多个用作手性固定相的第三手性化合物的基体的柱，并通过在对映异构体被引入到柱中后用溶剂冲洗手性固定相。第三手性化合物将会选择性地保留一个或多个对映异构体，从而导致洗出液的不同部分的形成，每个部分具有分化浓度的不同对映异构体。因此，可获得具有更高浓度的一个对映异构体并具有基本上零浓度的其它对映异构体的部分。有时一些部分需要在另一个柱中进行进一步洗脱以完成手性拆分。手性柱色谱的一个缺点是溶剂的高消耗。另一个缺点是用作手性固定相的第三化合物的成本。在九十年代后期，少数报道提到一个已有上百年但仍令人兴奋的想法：使用流体动力流动代替手性柱色谱来区分手性物体的可能性。流体流动可诱导手性拆分的想法一开始由Howard等在《光学异构体的流体动力学拆分(Thehydrodynamicresolutionofopticalisomers)》，AIChEJournal，22,794-798(1976)中提出。从那以后，这个想法已经在理论上进行了相当详细的检验。不使用任何手性固定相(手性柱色谱中最贵的部件)的情况下实现对映异构体的手性拆分将会推动制药工业的革命。但是，对于流体流动施加到手性物体上的力的大小甚至方向仍然没有达成一致意见。尽管几个实验研究报道了特定手性的流动效果，但是从分子尺度(旋蒸时卟啉聚集)到显微尺度(螺旋状细菌)，这些研究在很大程度上仍停留在现象学上。在一些情况下，流体流动通过使用像旋蒸或电磁搅拌这样的不准确的系统来实施，对于它们不同长度尺度的流动结构在很大程度上是未知的。最多研究的流动类型为哈根-泊肃叶(Hagen-Poiseuille)流动和库埃特(Couette)流动。Makino和Doi进行了一个使用库埃特流动的此类研究，并在Physicsoffluids，17，103605(2005)中题为《简单剪切流动中扭曲的带状粒子的移动(Migrationoftwistedribbon-likeparticlesinsimpleshearflow)》的文章中进行了报道。在他们的模拟中，Makino和Doi使用扭曲带状物模型代替手性分子，在一液体中经受当内圆筒旋转时在同轴的内圆筒和外圆筒之间产生的简单剪切流动。他们预测需要大佩克莱特(Péclet)数来获得有效的手性拆分。另外，他们得出结论，对于小佩克莱特数对映异构体的移动速度极小。其他作者，例如Marcos等在PhysicalReviewLetters，102，158103(2009)中题为《通过剪切流动分离微量手性物体(Separationofmicroscalechiralobjectsbyshearflow)》的文章中使用了哈根-泊肃叶流动用于手性拆分。在他们的实验中，他们在由四个壁形成的微米尺寸的通道中使用剪切流动，在通道中放置了不动的、右旋、螺旋形状的细菌双曲钩端螺旋体(Leptospirabiflexa)flaB变种。这些细菌平均16μm长，150nm厚，并具有200nm的平均直径。但是Marcos等的方法需要大量的溶剂。具体而言，由于通道宽度为1mm，注射点为100μm，混合物被溶剂十倍稀释。进一步地，该方法需要高压泵以获得高剪切速率，并且据信该方法难以放大到工业规模。另外，该方法只获得手性物体的富集(约80％)，而不是完全的手性拆分。最后，不同对映异构体需收集在通道横截面的四个象限中(即，一个对映异构体会移动到通道的左上和右下，另一个对映异构体会移动到通道的右上和左下)。这意味着已经较小的通道必须分裂成四个更小的通道来收集对映异构体，再一次导致大的压降和较差的可放大性。因此，仍需要手性拆分的有效方法。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是克服至少一个如上所述的现有技术的缺点。为了这个目的，本专利技术提供了用于对包含在置于格室中的液体中的手性物质进行手性拆分的方法，所述格室由内圆筒和外圆筒形成，外圆筒和内圆筒彼此同轴，所述方法包含：-将外圆筒相对于内圆筒朝一个旋转方向旋转，以在液体内产生泰勒-库埃特流动；-收集手性物质中的至少一种。与现有技术的预测相反，专利技术人出乎意料地发现，使用根据本专利技术产生的泰勒-库埃特流动不仅使得能够对具有大佩克莱特数的系统进行手性拆分，还使得能够对具有小佩克莱特数的系统进行手性拆分。实际上，专利技术人发现对于小佩克莱特数，物质的移动速度比Makino和Doi预测的至少高一个数量级。进一步地，旋转外圆筒而不是内圆筒可防止在高转速下任何可能的泰勒不稳定性。其它任选的非限制性特征如下。该方法可另外包含收集其它手性物质中的至少一种。该方法可另外地或可替换地包含以与外壁相同或相反的方向旋转内壁。液体可另外地或可替换地具有5×10-5Pa.s到103Pa.s的粘度。在间隙内产生的剪切速率可另外地或可替换地为平均1s–1到1012s–1。该方法可另外地或可替换地包含在液体内施加电场。该方法可另外地或可替换地包含在液体内施加电磁场。该方法可另外地或可替换地包含控制格室内的温度。根据另一个方面，本专利技术还提供了用于对包含在同一液体中的手性物质进行手性拆分的设备，其包含具有内圆筒和外圆筒的格室，外圆筒与内圆筒同轴并与内圆筒一起形成用于接收液体的间隙；-致动器，用于将外圆筒朝一个旋转方向旋转，使得在操作中在液体内产生泰勒-库埃特流动；-收集器，用于收集手性物质中的至少一种。该设备的可选择的且非限制性的特征如下。该设备可另外包含另一个收集器，用于收集手性物质中的另一种。该设备可另外地或可替换地包含另一个致动器，用于将内壁以与外壁相同或相反的方向旋转。外壁可另外地或可替换地包含第一端截面，并且更靠近外壁的第一端截面的内壁端部不会向上延伸到外壁的第一端截面。该设备可另外地或可替换地包含电场发生器，用于在间隙内产生电场。电场可以是振荡的或恒定的。还可给电场施加电场梯度。该设备可另外地或可替换地包含磁场发生器，用于在间隙内产生磁场。磁场可以本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于对包含在置于格室中的液体中的手性物质进行手性拆分的方法，所述格室由内壁和外壁形成，所述外壁包围所述内壁的至少一部分，所述外壁和内壁中的每一者都是绕着纵轴的旋转实体，所述外壁和内壁彼此同轴，所述方法包含：将所述外壁相对于所述内壁朝一个旋转方向旋转，以在所述液体内产生泰勒‑库埃特流动(Taylor‑Couette flow)；收集所述手性物质中的至少一种。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.08.08 EP 14306261.01.一种用于对包含在置于格室中的液体中的手性物质进行手性拆分的方法，所述格室由内壁和外壁形成，所述外壁包围所述内壁的至少一部分，所述外壁和内壁中的每一者都是绕着纵轴的旋转实体，所述外壁和内壁彼此同轴，所述方法包含：将所述外壁相对于所述内壁朝一个旋转方向旋转，以在所述液体内产生泰勒-库埃特流动(Taylor-Couetteflow)；收集所述手性物质中的至少一种。2.根据权利要求1所述的方法，其进一步包含收集其它手性物质中的至少一种。3.根据权利要求1或权利要求2所述的方法，其进一步包含以与所述外壁相同或相反的方向旋转所述内壁。4.根据权利要求1到3中任一项所述的方法，其中所述液体具有5×10-5Pa.s到103Pa.s的粘度。5.根据权利要求1到4中任一项所述的方法，其中在间隙内产生的剪切速率为平均1s–1到1012s–1。6.根据权利要求1到5中任一项所述的方法，其进一步包含在所述液体内施加电场。7.根据权利要求1到6中任一项所述的方法，其进一步包含在所述液体内施加电磁场。8.根据权利要求1到7中任一项所述的方法，其进一步包含控制所述格室内的温度。9.一种用于对包含在液体中的手性物质进行手性拆分的设备(1)，其包含：格室，其具有内壁(2)和外壁(3)、用于供应溶于和...

【专利技术属性】
技术研发人员：T·M·赫曼斯，佐藤明宏，V·玛里彻兹，
申请(专利权)人：斯特拉斯堡大学，国家科学研究中心，
类型：发明
国别省市：法国;FR