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Verfahren zur kontinuierlichen, chromatographischen Trennung von Mehrstoffgemischen
Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur kontinuierlichen, chromatographischen Trennung
von Zwei- und Mehrstoffgemischen mittels einer gegenüber der Zuführungsstelle für
das MehrstoE-gemisch bewegten Trennphase, welcher ein Elutionsmittel ständig zugeführt
wird. Hierbei können die einzelnen Komponenten der Mischungen kontinuierlich getrennt
und einzeln aufgefangen werden. Zur gleichzeitigen Zerlegung von Mehrstoffgemischen
in ihre einzelnen Komponenten sind bereits eine große Anzahl von Trennungsverfahren,
meist chromatographischen Verfahren, bekannt, wie z. B. die Adsorptionschromatographie,
die Ionenaustauschchromatographie, die Verteilungschromatographie, die Elektrophorese.
Alle diese Verfahren werden meistens diskontinuierlich angewendet, d. h. in einem
Arbeitsgang ist jeweils nur die einmalige Auftrennung einer gegebenen und meistens
kleinen Substanzmenge möglich, worauf ein neuer Arbeitsgang notwendig ist. Unter
gewissen Bedingungen können vos allem Ionenaustauschchromatographie, Verteilungschromatographie
(Gegenstromverteilung) und Elektrophorese auch kontinuierlich durchgeführt werden.
Alle kontinuierlichen Ver-
fahren, die bis heute bekannt sind, erfordern
j doch sehr kompLizierte Vorrichtungen und lassen sich entweder nur auf ganz bestimmte
Stoffklassen, wie z. B. die Elektrolyte, oder nur auf Zweistoffgemische anwenden.
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Es ist ferner bereits ein Verfahren bekanntgeworden bei welchem eine
Trennung von Mehrstoffgemischen mittels einer sich relativ zur Strömungsrichtung
des zu trennenden Gemisches bewegenden Adsorptionskolonne erfolgt. Dieses Verfahren
ist jedoch ausschließlich für präparative Zwecke verwendbar, da einerseits eine
Änderung der Zusammensetzung des Gemisches zwangläufig zu Verunreinigungen führt,
andererseits eine Reinigung der Einrichtung mit großem Aufwand verbunden ist. Außerdem
muß die Anlage als sehr kompliziert und unübersichtlich betrachtet werden, weswegen
sie für analytische Zwecke als ungeeignet betrachtet werden muß.
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Das erfindungsgemäße Verfahren bezieht s.ich auf die kontinuierliche
Zerlegung von Mehrstoffgemischen nach der genannten Methode und ist dadurch gekennzeichnet,
daß die bewegte Trennphase aus chromatographischem Papier besteht. Der Vorteil dieser
Maßnahme ist darin zu erblicken, daß das chromatographische Papier mit geringstem
Aufwand auswechselbar is.t, so daß mit der gleichen Einrichtung unter Einhaltung
beliebiger Reinheitsbedingungen die verschiedensten Stoffgemische getrennt werden
können. Durch die selbständig arbeitende kontinuierliche Trennung wird ferner erreicht,
daß für weitere Analysen auch größere Mengen der Treunprodukte gewonnen werden können.
Der leicht zu übersehende Aufbau und die einfache Bauweise der Anlage schließen
Fehlanalysen praktisch aus.
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Erfindungsgemäß wird die kontinuierliche Trennung von Mehrstoffgemischen
an einem System mit Phasen sehr großer Kapazität für die zu trennenden Stoffe ausgeführt.
Die Kapazität dieser Phasen muß größer sein,, als dem in einer kurzen Zeitspanne
aufgetragenen Mehrstoffgemisch entspricht. Ferner ist das System derart aufgebaut,
daß eine Aufteilung in verschiedene, voneinander unabhängige Einheiten, wie sie
von anderer Seite versucht worden ist, nich.t mehr notwendig wird. Die vorliegende
Trenumethode ist dadurch charakterisiert, daß die Phasen des Trennungssystems mit
einem Mchrstoffgemisch räumlich und zeitlich verschieden beladen werden. Dazu wird
das System, welches vorzugsweise aus einem hohlzylinderförmig angeordneten Papier
besteht, kontinuierlich mit dem Mehrstoffgemisch. beladen, d. h. zwischen Auftragepunkt
des Mehrstoffgemisches und Trennphase findet eine gleichförmige Relativbewegung
statt. Die Auftrennung des Gemisches in die einzelnen Komponenten erfolgt auf dem
Papier nach den üblichen chromatographischen Methoden durch konstante Durchströmung
mit Elutiolnsmitteln. Da die Trennung auf dem Papier gleichförmig und nur zeitlich
verschieden verläuft, wird eine gleichförmige Fraktionierung des Mehrstoffgemisches
im gesamten System erreicht, wobei der Ort der Beladung und die Orte der Abtrennung
der einzelnen Komponenten in einer festen gegenseitigen Beziehung stehen. Wie erwähnt,
werden die Papiere entweder hohlzylinderförmig angeordnet oder aber scheibenförmig,
wobei im letzten Fall für Durchfluß des Elutionsmittels vom Zentrum nach außen gesorgt
werden muß.
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Die beschriebene kontinuierliche Trennungsmethode unterscheidet sich
wesentlich von den bisher üblichen Trennungsmethoden, bei denen die Phasen des Systems
entweder räumlich gleichmäßig und zu einem bestimmten Zeitpunkt oder an einem räumlich
engbegrenzten Ort während einer längeren Zeitspanne mit einem Mehrstoffgemisch beladen.
wurden.
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An Hand der Zeichnung soll im folgenden eine besonders einfache und
zweckmäßige Vorrichtung erläutert werden, die eine kontinuierliche Trennung von
Verbindungen auf Grund der Verteilungschromatographie am Filtrierpapier ermöglicht.
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Die Trennung bedient sich des Prinzips der Verteilung an Filtrierpapier.
Das. Filtrierpapier wird in einen langen, seitlich gezackten Streifen geschnitten
und hohlzylinderförmig mit Klammern zusammengesteckt. Der hohlzylinderfürmige Papierstreifen
wird an der geraden Seite in Abständen von etwa 1 cm eingeschnitten und eingebogen.
Das zugeschnittene Papiers wird nun in einen kreisförmigen Lösungsmitteltrog B mit
den eingebogenen Streifen eingehängt und mit einem Glasreifen beschwert. Der Lösungsmitteltrog
wird nun mit einem geeigneten Lösungsmittel gefüllt, das wie bei der gewöhnlichen
Papierchromatographie über den Papierkranz perkoliert. Wenn das ganze Papier vom
Lösungsmittel durchflossen ist, tropft dieses in die Anffanggläser E ab. Nun wird
durch einen fixen Zulauf am Punkt F das Papier kontinuierlich mit dem zu trennenden
Mehrstoffgemisch beladen. Die zu trennenden Komponenten, z. B. a, b, c, d, sind
in Perkolationsmittel gelöst. Gleichzeitig wird der Lösungsmitteltrog mit dem Papierkranz
um die Achse C langsam und gleichförmig gedreht. Die ganze Apparatur steht in einem
abgeschlossenen, mit Lösungsmitteldämpfen gesättigten Raum. Die Wanderungsg&
schwindigkeiten der einzelnen Komponenten in senkrechter Richtung sind unter anderem
abhängig von dem Papier und dem Lösungsmittei und führen zur Auftrennung der Mischung.
Die scheinbare Wanderung in waagerechter Richtung kommt durch die gleichförmige
Umdrehung des Papierkranzes um die Achse zustande. Manche Verbindungen werden rasch
auf dem Papier wandern und in steiler Bahn am unteren Rand abtropfen (vgl. Komponente
a). Andere Verbindungen werden sehr langsam in senkrechter Richtung wandern und
daher flach geneigte Bahnen ergeben (vgl. Komponente d). Ist die Umdrehungsgeschwindigkeit
immer konstant, so werden die Abtropfsteilen der gleichen Komponente immer am gleichen
Ort liegen. Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich zur kontinuierlichen Auftrennung
der verschieden-
sten Sto,ffgem,ische, die papierchromatographisch
trennbar sind, verwenden, und zwar zu präparativen als auch zu analytischen Zwecke.
Der Verlauf der Auftrennung kann an einem gewöhnlichen Papierchromatogramm verfolgt
und rechnerisch auf das kontinuierliche Chromatogramm übertragen werden. Ferner
kann man am unteren Teil der in Fig. I dargestellten Apparatur gewisse Hilfsapparaturen
anschließen, die geeignete physikalische Größen der an den verschiedenen Stellen
der Apparatur verlassenden Flüssigkeit, z. B.
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Brechungsin.dex, p, Leitfähigkeit, zu messen oder zu registrieren
erlauben. Die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens sei im folgenden an
Hand eines Ausführungsbeisp,ieles näher erläutert.
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Ein Streifen leimarmes Filterpapier, das sich für chrnmatographische
Zwecke eignet mit einer Länge von 33 cm und einer Breite von I6 cm wurde wie beschrieben
zugeschnitten und in einen kreisförmigen Lösungsmitteltrog mit Butanol-Äffianol-Wasser
(5 : 1 :4) eingehängt. Der Papierkranz wurde mit einer Geschwindigkeit von I,7 cm/Std.
gedreht. Mit einer Mikrospritze wurde bei F eine Mischung von Galaktose-Xylose-Rhamnose,
gelöst in Butanol-Äthanol-Wasser, aufgetragen.
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Die drei Komponenten konnten an den Abtropfstellen getrennt aufgefangen
werden. Die Trennung erfolgte in lösungsmittelgesättigter Atmosphäre.
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PATENTANSPRVCRE: I. Verfahren zur kontinuierlichen, chromatographischen
Trennung von Mehrstoffgemischen mittels einer gegenüber der Zuführungsstelle für
das Mehrstoffgemisch bewegten Trennphase, welcher ein Elutionsmittel ständig zugeführt
wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennphase aus chrcmatographi schem Papier
besteht.