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梯度的缩放

  • 遗忘曲线
    2021/08/29
  • 私聊

液相色谱(LC)

  • 梯度的缩放

    问题:我在150 mm x 4.6 mm色谱柱上开发了一个洗脱方法。但是有两个相邻杂质峰分离不好,我希望用250 mm 柱长的色谱柱来解决这个问题。但是,当我使用250 mm 的长柱时,得到的结果却不尽人意:这两个相邻杂质峰的分离度更差,而且其他的杂质峰洗脱顺序也发生了一定变化。但是色谱柱的生产商告诉我这两种长度的色谱柱的填料是一样的。为什么会出现这种问题呢?

    回答:如果15 cm和25 cm色谱柱中的填料确实相同,那使用更长的色谱柱,各杂质峰应该得到相同的分离,且具有更高的分离度。但您测试时,其他的杂峰的洗脱顺序发生变化,说明两个色谱柱中的填充剂不相同。但是因制造商坚持认为两根色谱柱的填料来自同一批次,并且由于您已经使用15厘米色谱柱已有一段时间,因此您这个问题,要怀疑在您的方法开发过程中该15cm的色谱柱在已经老化,已不能代表该型号色谱柱填料。这种情况并不少见,并且通常是色谱工作者感到严重挫败的原因。因此,我始终建议进行方法开发及方法验证时使用新的色谱柱。

    问题:我还有另外的相同填料的15cm的色谱柱,当我运行相同的梯度时,在另外一根相同填料15cm的色谱柱上各峰的出峰情况与我已使用的这一根一致。这说明我使用得这根色谱柱并没有老化,不是吗?

    回答:确实有这个可能。不过您说您使用的是梯度方法,这使问题变得复杂化。你如何将这个梯度方法从短柱上转移至长柱上的?

    问:我没有把梯度方法进行缩放,而是在短柱及长柱上用了相同的梯度程序、相同的流速及相同的运行时间。

    答:这很可能就是原因所在。当在不同的色谱柱上使用梯度方法时,梯度体积应与色谱柱体积成比例地缩放,以使具有相同洗脱结果。当然,与等度色谱法一样,这会增加色谱柱的分析时间。由于系统死体积,还会发生一些其他复杂情况。在下文中,我将更详细地讨论梯度方法的缩放比例。

    为了能够在不同色谱柱之间获得相同的梯度分布,应与色谱柱体积成正比地改变梯度体积。如果想在15 cm的色谱柱与25 cm的色谱柱上获得相同的洗脱结果,在两根色谱柱具有相同的内径前提下,使用较长的色谱柱时,您的梯度体积应大25/15 = 5/3。如果在两色谱柱上都保持相同的流速,则梯度持续时间和其他梯度事件时间应相应增加5/3。

    当更改色谱柱直径时,也要遵循与色谱柱体积成比例地缩小或放大梯度体积的规则。如果要将梯度从150 mm x4.6 mm的色谱柱缩放到150 mm x 3 mm的色谱柱,则应将梯度体积减小2.35倍。通常,这将是必然的选择,因为无论如何您都正在减少与柱体积成正比的流速。在这种情况下,您可以使梯度曲线保持恒定并获得(与更换柱子之前)相同的结果。

    到现在为止,所有计算都假定您使用的仪器的死体积可以忽略不计和/或对分离没有影响。通常,这种计算方式适用于在梯度后期洗脱的保留良好的化合物。但是,对于前期洗脱的化合物而言,并不一定是这种情况。在常用的单泵梯度系统中,梯度是在泵的低压侧产生的,而在较旧的系统中,会明显的延迟梯度到达色谱柱前端的(时间)。此梯度方法中这一段的死体积,可能会影响前期洗脱化合物的洗脱模式。更改色谱柱尺寸时,梯度方法的死体积与色谱柱体积的比率应保持恒定。不幸的是,当想要将梯度从较大体积的色谱柱缩放到较小体积的色谱柱时,这种计算方式的转化可能存在较严重问题。幸运的是,您希望将梯度从体积较小的柱子放到体积较大的柱子上,从而简化了这种情况。

    为了调整梯度的延迟(使前后一致),首针需要测量仪器的死体积。最好在没有色谱柱的情况下,测定少量的具有紫外吸收的化合物(例如用甲醇作为溶剂的1%丙酮),以1 ml / min的流速从甲醇到甲醇运行一个阶梯梯度,以达到最佳效果。测量梯度程序从开始变化到变化至终浓度一半的时间,再成倍调整流速运行,通过对比流速调整前后的时间的变化就可以计算出仪器的死时间。在使用体积较小的色谱柱时,由于这个死体积会使我们设定的梯度程序上延迟到达柱前端,因此,我们需要以相同的比率(死体积/柱体积)在较大的色谱柱上进行推迟梯度,以得到完全相同的梯度曲线。例如,如果使用150 mm x 4.6 mm色谱柱时系统的死体积为1 ml,则对于250 mm x 4.6 mm色谱柱应为1.66 ml。因此,在充分考虑了150 mm色谱柱和250 mm色谱柱上获得的实际梯度分布差异后,我们需要为250 mm色谱柱的梯度程序在开始阶段先加上0.66 ml的等度运行。完成此操作后,两根色谱柱均获得相同的洗脱曲线。
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  • 歪果仁zZ

    第1楼2021/08/29

    应助达人

    感谢分享。

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    +关注 私聊
  • m3336169

    第2楼2021/08/29

    液相的方法转换一直是困扰大家的难题。很多通过理论计算出来的不见得符合实际情况。还是需要结合实际去摸索。

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