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【原创】『博主翻译』HPLC柱十大误区[上] [下]

  • skyland_rw
    2009/01/14
  • 私聊

液相色谱(LC)

  • 在LCGC上看到的一片文章,觉得受益匪浅,特与大家分享,原文较长,加上在下罗嗦,怕长了让人看了厌烦,分层上下两部分发,翻译任务也可以轻些。才疏学浅,望大家指教,若觉得有可取之处,可以回帖讨论,也可激发我加快翻译下部,谢谢。

    后五点已经补齐,在第二页,同时感谢大家支持。

    误区一:HPLC柱不可反冲
    否。通常液相色谱柱的设计的耐压值远高于最大操作压力(大约2倍)。因此,对于稳定的填料床,如果使用合适的流动相和合理的时间分配,填的好柱子能够左右开弓。反过来使用HPLC柱的原因有以下几点:换柱时反冲,清洗柱头强吸附的物质,以及冲洗出残留物质防止压力增大。

    但是有一个特例,如果厂家在柱头使用了大粒度的填料,反冲会冲出这一部分填料。通常而言,出口处的填料粒度要比整支柱子最小的还要小。比如标称5μm的粒度,实际粒度在3-7μm,则出口处的粒度必须比3μm要小,这才能够保证柱子末端的填料不会被冲出去。

    那么为什么厂家要在入口和出口处使用不同粒度的填料呢?因为大粒度的不容易堵,比如0.5μm的柱子比起同样2μm的柱子更容易堵塞。因此为了避免压力的快速升高,就要生产出更加有容差,大粒径填料入口的柱子。

    博主注:柱子能不能反冲从我一开始接触就遇到了,有时候不管能不能,若是进过了脏东西,非要这样做不可,因为不可能让它沿着柱子跑一遍,费时费钱。实际上,能不能反冲直接决定于填料床的模型和实际填料到底有什么“添加剂”在里面,而这些资料waters,agilent,Phenomenex是不会给我们的。经验表明,反冲效果最好的是菲罗门,手上的不论是luna还是Synergi,都能够这样,其中一支更是创下了实验室反冲柱的神话–正过来寿终正寝,结果反过来又起死回生,用了接近一半的寿命,汗|||

    误区二:所有的C18(L1)柱都相同
    否。早期HPLC体系中,C18是唯一的反向色谱的键合固定相,因此C18就作为了反向色谱柱的标准并且许多先行者也乐于使用。因为医药工业最先采用HPLC,并且管理机构也不愿意厂家搞出新花样。FDA和USP也给出了提交新药品应用时设计的分析方法分类。给予了C18的HPLC柱子分类为“L”,因为C18色谱柱大部分作为提交新药的方法柱,C18就成为了L1,就是第一个标准柱。但更多的固定相出现,就以新的L值命名。(L7=C8,L10氰基,L11苯基)。

    问题来了,因为商品化的C18合成条件不同,使用的不尽相同的作硅胶基体材料,就导致了反向柱有不同的性能。比如说:有的厂家使用一氯甲基硅烷,和小表面积的硅胶(如图),又有的使用同种硅烷,但是键合在大表面积硅胶上。这样就会导致大表面积的更像C18。低键合相优势会有未反应的硅醇羟基,能够导致混合的样品保留机理。所以厂商就使用二氯或者三氯硅烷,可以使硅烷流动属性降低,键合相就会薄一些。而为了使没有反应完的硅醇羟基消失,厂家就用小烷基封端来屏蔽(如三乙基氯硅烷)。硅醇基是中pH条件下简单化合物拖尾的始作俑者。所以许多厂家使用了双封端技术,就是用第二个小的硅烷来获得更加惰性的表面。厂家也使用了聚合物材料作为基体,然后多多少少键合C18,这就导致了柱子C18总量参差不齐,但依然还是作为C18(L1)来作为标准柱。也有的使用纯烷基硅烷键合,那么就表现出不同的反应特性,提供了与氯硅烷不同的C18键合相条件。

    所以呢,此C18非彼C18在今天看来特别有意义。龙生九子,子子不同,因此用户分析开发的时候需要一致的柱子来获得稳健的方法。研究人员也开始研究哪些C18有类似的保留特点和选择性。所以就发现有的C18便显出完全与C18相反的特性。

    博主注:只知道C18悠久,没有想到这么早,一般认为封端的就好些,比如大连国产的那个,用着用着柱效下降很快,我就认为和这个键合啊,封端啊有关系。
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  • skyland_rw

    第1楼2009/01/14

    误区三:保护柱不影响分离效果
    否首先,配一个保护柱很好。如果固定相选择错误,保护柱也能够对分离有效果。要明确的是:保护柱是保护分析柱避免被高残留的组分污染用的,尤其是那些不想进让它柱子的部分。保护柱比起分析柱便宜许多,所以污染的保护柱能够替换的更加勤。

    理想的结果是,保护柱的固定相和分析柱恰好相同。如果固定相保留强(如高载碳量和混合相),就能够使得保留便宜而影响分离,甚至导致不同的选择性。如果保留弱,问题就不那么明显,除非固定相影响整个体系选择性。

    为了使保护柱最小化的影响分离,保护柱需要合适的装配。显然,保护柱安插在进样口和分析柱之间,但是如果管路太长(太长或者内径太大),就会造成额外的峰展宽,从而影响分离。系统引入整合保护柱,从以往的报道看,基本上会达到分析柱的最佳水平。但是,整合保护柱基本上和卡式色谱柱捆绑,因此不是那么流行。从操作的角度说,应当在不影响HPLC系统的前提下容易卸下和更换。

    理论上,如果保护柱延长了柱长,那么就对色谱分离有额外的塔板数。但就像前面说的,保护柱要么在最佳条件使用,要么在最糟糕的条件下除去。所以保护柱的优势就是延长柱寿命,而没有带来总体分析效率的提高。

    博主注:最早接触保护柱,或者叫预柱,实在接触waters设备的时候,两个圆圆的盖子,仪器标配,缺点是不锈钢管路还那么长,简单的保护部分被拉出一大截死体积,后来菲罗门也送保护柱过来了,千把来块钱,一直放着也没有用,说句实话,笔者不是很喜欢用这个做保护,原因就在于觉得影响效果。

    误区四:提高温度往往有利于分离效果
    否。随着温度升高,流动相粘度下降,因此分析物传质速率提高,所以就能够提供更好的色谱分离效果。正确,但是除了柱效,温度同样影响保留因子(k)和选择性(α)。影响因素能够提高分辨率(其实这也是色谱分析最关心的问题),或者降低分辨率。保留时间往往随着温度升高而降低,因为温度作为一个热力学参数,使得高温度下分析物倾向于留在流动相中,会更快的洗脱出来。但是,不同的化合物,也有可能对于温度有不同的保留程度改变。以analgesics(一种镇痛药,译者注)为例,图二。这一系列的色谱图列出了分析物在柱温20-90°C的情况。我们从中可以发现许多特点。首先,所有分析物随着温度升高,保留时间减低且峰变窄,意味温度升高利于分离效果。其次,salicylic acid(水杨酸即阿司匹林,译者注)在峰5,6之间,随着温度位置改变较大。事实是在20-40°C时,该物质随温度变化,洗脱顺序也发生了变化。所以,温度大于40°C会引起分离时间变短和洗脱顺序变化。

    当然,一个提高温度的好处在于降低了操作时的柱压,以便于使用更大的柱流量和更细的填料。

    另一个在高温下能够因此柱效的实验参数是流动相的热力学不匹配(互溶问题,译者注)。如果柱子在60°C下操作,但是流动相在室温流入,那么进入的较冷的流动相就能够引起峰变形,原因是不同温度下分析物会趋向在高温的流动相中。所以建议大家使用恒温柱子的时候一定记得流动相要预热。

    博主注:温度对出峰时间的影响是显然的,武汉这边的夏天热,液相色谱室这边一般都不愿意把门关上,所以空调以往这边吹,出峰就靠后,waters,agilent 一般没有配柱温箱,varian,岛津的喜欢推广这个,对于稳定保留时间很有作用。不过我觉得平常的实验室,流动相怎么放,色谱柱也怎么放,不然就像上面说的,流动相里的分析物经不起温度的折腾。毕竟不论DAD(PDA)还是UV测得是浓度,变形了测得就不太准了,0.15%很容易突破的。

    误区五:碳载量越高,反向色谱柱就越好
    否。谈到烷基键合相是,这样的结论肯定是对于链长、载碳量和表面积等有概念误解。通常,真正的反向机理是,保留取决于分析分子的疏水性质,所以保留一般取决于载碳量。载碳量越高,保留越长。载碳量一般与链长对应,但有时候不是。典型的硅胶反应的硅醇含量在8.0 μmol/m2左右,用来键合有机硅试剂。如果对于一个每平方米微孔相同的单层键合相,给定的表面范围,链长越长,载碳量就越大,最终的结果是保留与链长一致。但是对于短链键合相(比如C8),如果基体变面积大,那么键合的碳就会更多,就会可能导致比C18更加长的保留。此外,厂家使用二硅烷和三硅烷,以及聚合物基体也能取得较大的表面积,所以短链聚合相就会在这种情况下带来单联键合所不具有的表面积。对比单体键合相,有时候上述的这些聚合物基体的键合表层较薄,引起传质较慢。

    高载量的反向柱更加容易坍塌和反润湿。对于这些柱子,当环境水样中的机修饰剂降到10%的时候,类油的疏水固定相就会变得自我关联(self-associate),而不是作为极性溶液(即相似相溶)。所以,在此情况下,高碳载量理应并不利于反向色谱也不利于色谱重现性。

    博主注:卖主子的公司都喜欢谈论这个指标,什么资生堂,迪马的柱子在介绍的时候碳载量是放在显著的位置的。平心而论,碳载高的柱子制造难度大,同时分析我手上小分子的时候还真是好些,目前还没有发现碳载高的柱子塌掉的情况,可能做的还不够多吧。

    ————————————————————-
    『博主翻译』HPLC柱十大误区[下]
    误区六:使用小粒径的分析效果好
    误区七:对于硅胶填料,硅醇基是拖尾的原因
    误区八:硅胶填料只能够在pH2到7使用
    误区九:当代HPLC柱至少应该承受1000次进样
    误区十:色谱柱通常应该紧盖,以气体损害

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  • hotdog2006

    第2楼2009/01/14

    学习了,谢谢楼主。

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  • It is me!

    第3楼2009/01/14

    很强悍!!!

    认真学习。

    很多都是打破常规的说法。

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  • lmj1236

    第4楼2009/01/14

    楼主的文章很新颖,学习了

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  • 老多_小多

    第5楼2009/01/14

    是不是别人的哦,内容不错,是原创就好了

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  • roland2008

    第6楼2009/01/14

    期待误区六至十,楼主尽管上传

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  • happy王子矜

    第7楼2009/01/14

    对于保护住,俺补充一点,首先保护住肯定会影响到分离,我们可以想办法使它出现有利于我们的情况。


    比如,你在分离某几个杂质,有几个C18柱分离比较好,某几个也许苯基柱比较好,这样的情况下,你可以选择C18的保护柱,然后用苯基柱分离(或者反过来,取决于你手头有什么家伙),不止是这样,只要流动相匹配,什么离子交换,CN的柱子都可以试,当你对某个杂质束手无策的时候,这会是你的一个选择。

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  • mifeng7530

    第8楼2009/01/14

    学习了确实很独特,期待后续

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  • frankwang2005

    第10楼2009/01/14

    谢谢分享!!!!!

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