关于高速逆流色谱批量分离一致性的经验分享

江阴逆流科技

   相较于中低压色谱经常用于粗提而言，高效液相色谱和高速逆流色谱都可以用于物质的精细分离，无论是把多种混合物逐一分开还是单纯的要提高某一种物质的纯度。

对于一种新的待分离提纯的物质来说，无论是采用高效液相色谱还是采用高速逆流色谱，第一步都需要借鉴已有的经验摸索出适合该物质分离的方法，之后，将确定好的最优的分离工艺放大到工业生产级别的制备型设备上，进行多次分离、批量生产。

那么，如何保证自动连续运行时，每个循环的分离都能得到同样的结果就变得至关重要，否则，哪怕某一单次分离中发生小的时间漂移都会造成生产上整批分离结果的污染。

对于使用高效液相的分离来说，要保证分离一致性，会涉及到几个相关因素的影响：分离柱、流动相、压力、温度、填料情况等。

而采用高速逆流色谱分离时，因无需填料，固定相使用可回收反复使用的溶剂，所以影响分离一致性的因素相对较少。

高速逆流色谱分离过程中，物质的出峰时间可以通过以下公式进行估算：

其中，VC是分离柱的体积， F 是流动相流速， Sf 是固定相保留率（即体系平衡后剩余固定相与分离柱体积的比例）， D 是分配系数（物质分别在固定相和流动相中溶解度的比例）。

从上述这个公式可以看出，要保证多次分离一致性，至少要保证以下几个因素在分离过程中要保持不变：

1)      柱体积

2)      流动相流速

3)      分配系数

4)      固定相保留率

其中，柱体积取决于分离时所用的高速逆流色谱系统，一旦设备确定，该体积也就固定不变。

流动相流速取决于分离时所设定的泵速参数。

分配系数取决于所选用的溶剂体系和温度。如果分离过程中系统的温度变化比较大，则可能引起分配系数的变化。

固定相保留率取决于多个因素，诸如分离转速，溶剂体系构成等。实际分离过程中，如果转速不稳定，则会带来固定相保留率的变化。

从上述分析可见，设备的稳定性（转速一致，温度一致，管路坚固不漏液等）是保证分离效果的首要条件。其次，溶剂体系的稳定性也很重要，如果根据一定配比配置好的上/下相溶剂因较长时间放置而出现挥发现象，也会导致分离体系的实际构成发生变化，从而对分离一致性产生影响。

除此之外，待分离物质每单次分离时的上样体积和浓度是否完全相同，也是确保连续、批次生产分离结果一致性的必不可少的因素之一。例如：采用手动上样方法时，很可能会因为人工操作过程中难免出现的差异性，导致每次所上样的体积不能完全保持等量，其结果必然会出现出峰时间的变化。

为此，对于高速逆流色谱的多次分离过程来说，要保证多次分离的一致性，可以从以下几个方面来保证：

1. 高速逆流色谱设备：选用比较稳定可靠的高速逆流色谱设备，能够精确控制分离转速，精确控制分离温度，液体管路没有漏液风险。

2. 上样：选用自动上样系统，保证分离时灌入同样体积的固定相和样品。

3. 泵：选用流速稳定的泵。

4. 溶剂配置：在多次分离开始前一次性配置好足够量的固定相和流动相，对于可能挥发的溶剂，应采用有盖或密封性好的容器进行存放，尽量不要把溶剂暴露在高温环境中。

5. 样品溶液配置：选用溶解度较好的一相作为溶剂来溶解待分离物质，在多次分离开始前一次性配置好足量的待分离物质溶液。确保样品完全溶解，防止长时间放置出现沉淀等改变上样浓度的变化，建议可采用搅拌装置对样品溶液进行持续搅拌。

6. 自动化操作：采用自动化控制软件进行批量处理。通过软件实现自动泵入固定相/样品/流动相，以及各目标化合物组分的收集、排废等过程，规避人为因素导致的失误发生，通过软件设定分离方法，自动完成连续、不停机、多次的分离生产。

以下以江阴逆流科技有限公司的Superchrome-1L系统分离某天然产物粗提物为例。

该应用案例中的主要参数如下：

主机转速：1200RPM，温度：30℃，转向：正向

固定相：正庚烷：甲醇：水 以一定比例混合静置得到的上相溶液

流动相：正庚烷：甲醇：水 以一定比例混合静置得到的下相溶液

样品：30mL

流动相流速：20mL/min

   

    采用江阴逆流科技有限公司配套的逆流专用控制软件创建方法，分别连续分离2次分离以及连续分离17次所得到的图谱如下所示：

         

从以上两个图谱可以看出，无论是连续2次分离，还是17次分离，高速逆流色谱分离的出峰时间，峰高，峰型都非常一致。

         如果是类似上述案例中的物质，每次出峰保持稳定一致性的情况下，用户可选择在软件上对不同阀门的切换时间进行设定即可实现所要组分的收集。

         如果用户在实际操作多次分离过程时，因某种特定原因导致未能保证诸如溶剂体系，样品溶液浓度等某种因素的一致性，则可能造成分离结果的变化，其现象为分离得到的峰型相近，但是出峰时间会出现前后短暂的漂移，这种情况下，如果单纯通过指定时间区间进行阀门切换来收集组分就会造成不同组分的混合，而导致批量分离事故的发生。

而单纯的定峰模式对于逆流色谱分离常见的多杂质，多杂峰的分离结果来说为了避免组分漏接就必须设定并接收冗余的杂质峰。为此，江阴逆流科技有限公司开发的逆流专用控制软件除了提供常规定时、定峰收集模式外，还提供了一个可指定时间区间的定峰收集模式。该模式可以实现当系统出现较小的出峰时间漂移情况下也能够准确的对组分进行收集。

         该模式下，组分收集的开始时间通过三方面因素综合判断进行确定：指定的时间区间，指定的峰高，指定的最小保持时间。当检测器的输出在指定的时间区间内达到设定高度，且保持时间大于设定的最小保持时间后，系统自动切换输出收集阀门，开始新组分收集。

         该模式下，组分收集的停止时间的确定因素同样由三个因素确定：指定的时间区间，指定的峰高，指定的最小保持时间。当检测器的输出在指定时间区间内降低到设定高度，且保持时间大于设定的最小保持时间时，系统自动切换输出收集阀门，停止该组分收集。

         该模式的设定方式如下图所示：

综上所述，多次高速逆流分离结果的一致性，可以从设备，软件，操作过程等多个维度来加以保证