Ионообменный метод выделения ы очистки алкалоидов

Экстракцию алкалоидов из растительного сырья при ионообменной очистке производят водой или разбавленным раствором сильной кислоты (хлороводородной, серной). Выбор экстрагента зависит от основности алкалоидов и характера органических кислот, в виде солей которых алкалоиды содержатся в растительном сырье. Соли слабых оснований и кислот в воде подвергаются гидролизу, основания алкалоидов плохо растворимы в воде. Использование растворов перечисленных кислот способствует образованию менее гидролизуемых солей, избыток ионов водорода способствует сдвигу реакции гидролиза в сторону образования соли. Ионный обмен алкалоидов оптимально осуществляется в водной среде, так как алкалоиды в виде солей имеют большую степень ионизации. Основные принципы адсорбционной ионообменной технологии алкалоидов, сформулированные Н.А. Измайловым, следующие.

1. Выбор ионита и условий адсорбции должен обеспечивать преимущественную и максимальную адсорбцию извлекаемой соли алкалоида и её минимальную остаточную концентрацию в растворе в условиях равновесия.

2. Десорбирующий растворитель должен быть выбран так, чтобы в условиях равновесия элюат с относительно высокой концентрацией вещества находился в равновесии с адсорбентом с малым количеством вещества, чтобы из десорбирующего растворителя адсорбция алкалоидов была минимальной,

3. Особенность ионного обмена органических веществ на синтетических ионообменных смолах заключается в том, что он не подчиняется обычным уравнениям изотермы ионного обмена, выведенным на основании закона действия масс, т.е. зависимость не прямолинейная. Величина коэффициента избирательности обмена органических ионов больше, чем неорганических.

4. Важен выбор оптимального значения рН раствора. Этот показатель должен обеспечивать максимальную ионизацию солей алкалоидов в растворе и в то же время не допускать снижения величины сорбции иона алкалоида за счёт конкурирующего действия ионов водорода при увеличении концентрации последнего.

5. Для десорбции алкалоидов из ионита, необходимо, чтобы в растворе находилось избыточное количество вытесняющего иона. Обычно применяют неводные растворы вытесняющего компонента. В неводных растворителях снижается степень ионизации оснований алкалоидов, т.е. создаются условия для максимально эффективной десорбции органических ионов неорганическими.

Недостатки водных растворов щелочей следующие.

— Меньший выход алкалоидов, так как они частично ионизированы и подвергаются обратной сорбции.

— Алкалоиды в водной среде могут подвергаться разложению, также возможна потеря алкалоидов, так как они в воде плохо растворимы и в процессе десорбции будет образовываться их суспензия в воде.

— При десорбции в элюат переходит много балластных веществ.

Электрохимический метод выделения и очистки алкалоидов (метод электродиализа)

Для отделения алкалоидов от балластных веществ предварительно осуществляют экстракцию растительного материала водно-спиртовым раствором или водой. При этом алкалоиды переходят в вытяжку в виде солей. Процесс очистки осуществляют в электродиализаторе (1), разделённом полупроницаемыми мембранами (2) натри камеры. Мембраны изготавливают из пергамента, целлофана или керамики. В одной из камер устанавливают катод (3), в другой — анод (4). В среднюю камеру заливают вытяжку с алкалоидами, а боковые камеры заполняют очищенной водой. Через систему пропускают постоянный ток плотностью 0,03 а/см2 (катод), Процесс ведут до отрицательной реакции на алкалоиды в средней камере. При пропускании электрического тока катионы солей алкалоидов вместе с другими катионами переходят в катодное пространство, а анионы —• в анодное. В катодной камере раствор подкисляют уксусной или винной кислотой, чтобы алкалоиды находились в виде солей. Значение рН раствора должно быть в пределах 5-6. Метод электродиализа позволяет отделять алкалоиды с сопутствующими солями от основной массы примесей (углеводов, белков, пигментов, смол и др.), являющихся недиссоциированными высокомолекулярными соединениями. Для дальнейшего отделения от минеральных или органических солей алкалоиды осаждают в виде оснований 25% раствором аммиака и экстрагируют из щелочной среды органическим растворителем (дихлорэтаном, хлороформом, хлористым метиленом и др.).

Недостатки - • Низкий (20—25%) выход по току (отношение в процентах полезно затраченного на выделение алкалоидов электричества к общим его затратам), так как основное количество электроэнергии затрачивается на перенос легкоподвижных Н+ и ОН" (имеют высокие числа переноса), а также за счёт обратной свободной диффузии ионов. • Сложность подбора материала для изготовления мембран (диафрагм) в связи с заиливанием их коллоидными частицами, находящимися в извлечении. • Необходимость охлаждения электролизера при длительной работе. • Потребность поддержания значения в катодной камере рН = 5-6 для сохранения алкалоидов в растворённом виде.