用低热容柱箱模块改善手性化合物的多维分离

摘要

      本文报导了采用多维毛细管 GC 系统，配备 Deans switch 中心切割和独立柱温控制改善了芳樟醇异构体的手性分离。香水样品和熏衣草油样品中的芳樟醇先用安装在标准 GC 柱箱中非手性非极性色谱柱 (Agilent J&W HP-5ms) 分离。芳樟醇峰中心切割到手性环糊精色谱柱上，该色谱柱具有低热容 (LTM) 组件，安装在一个低热容色谱柱模块中，在较低温度下实现了对映异构体的更好的分离。使用具有独立柱温控制的二维 LTM 配置，手性分离效果更好、环糊精固定相流失更少、分析时间更短。此外，避免了可能污染色谱柱、降低方法性能和缩短色谱柱寿命的低挥发样品组分进入手性柱。


前言

      芳樟醇是许多精油，包括熏衣草油、天竺葵油和香柠檬油中的重要组分，具有令人愉快的花香气味。天然精油和香水中芳樟醇含量的正确表征包括测定对映异构体的组成，特别是在试图揭示假冒伪劣产品时要测定对映体组成。芳樟醇的 (+)  和 (–)  异构体的手性分离可以采用基于环糊精的毛细管GC色谱柱，无需衍生化处理[1]。

      在基于环糊精的色谱柱上实现对映体的气相色谱分离在很大程度上取决于柱温：柱温越低，分离度越高。当然，还必须考虑过长的分析时间的平衡，保证使低温下可能滞留在色谱柱中的样品组分洗脱色谱柱，以避免影响后续分析。基于环糊精的色谱柱具有有限的最高允许操作温度  (MAOT)，流失较高，耐用性（更容易氧化降解）不及标准极性毛细管色谱柱固定相，因此，在高温加热较长时间以洗出高沸点样品组分是不现实的。遗憾的是，与大部分基于硅氧烷的固定相不同，环糊精固定相被污染后，是不能通过溶剂清洗来再生的。

      鉴于这些原因，排除低挥发组分、减少色谱柱暴露在高柱箱温度的时间的更好的办法就是采用多维  GC  配置[2, 3]。为此，我们采用非选择性色谱柱进行预分离以使感兴趣的峰与大部分其他样品组分分离。通过将目标峰中心切割到第二维手性色谱柱上，实现对映体的完全分离。为了优化结果，两支色谱柱的温度独立控制。完成这一任务的一个途径是在实验室使用两台串联的 GC。虽然这是有效的，但由于成本和实验室空间的需求，这一途径常常是不宜使用的。另一个选择就是使用集成到 GC 柱箱门上的低热容 (LTM) 模块，从而最大程度地减小了仪器所占空间，减低了仪器成本，同时仍然能提供完全独立的色谱柱温度区域[4]。

      本应用文摘报导了使用配置 Deans switch 中心切割和LTM 色谱柱独立温度控制组件的二维毛细管气相色谱(CGC) 分离香水和熏衣草油样品中的芳樟醇对映体。


实验部分（详见原文）

      仪器配置

      所有分析在 Agilent 7890A GC 系统与 Agilent 5975C系列联用 GC/MSD 上进行。GC 配置有分流/不分流进样口、火焰离子化检测器  (FID)、气路控制模块、微板流路技术 Deans switching 系统 (部件号 G2855B)、Agilent LTM 系统控制器套件 (部件号 G6579A)，以及Agilent J&W LTM 色谱柱模块 (为了最快速的冷却，采用标准 5 英寸规格)。

      第一维色谱柱是 30 m  ×  0.25  mm  id  ×  0.25  µm  的Agilent J&W HP-5MS，安装在 GC 柱箱中(从分流/不分流进样口到 Deans switch)。 一支 30 m × 0.25 mmid  ×  0.25  µm  的 Agilent  J&W  CycloDex-B  (部件号112-2532) 手性色谱柱带有 LTM 直接加热和传感组件，安装在 LTM 色谱柱模块 (部件号 112-2532 LTM 色谱柱) 上进行加热。一支 0.5 m × 250 µm id 的脱活熔融石英毛细管用来连接 LTM 色谱柱到 Deans switch，另一支 1 m × 250 µm id 的脱活石英管用作为传输管线，连接 LTM  色谱柱到质量选择检测器 (MSD)。还有一支 63 cm × 100 µm 的脱活熔融石英毛细管连接
Deans switch 到 FID。

      图 1 所示为配置示意图。

结果与讨论（详见原文）


结论

      这一应用说明独立柱温控制对于二维 GC 分离的好处。对于像环糊精这样的手性固定相，柱温的控制尤为关键。使用 LTM 色谱柱模块控制第二温度区为 Agilent7890A  GC  系统提供了一种增加独立温度区的低成本方法，同时几乎不占用实验室空间。

      研究证明，采用较低的温度和较慢的升温程序（恒温分析也许是可行的）改善了芳樟醇光学异构体的分离度。对于 GC 能够分析的其它手性化合物有望获得类似的分离度改善。

      采用多维系统，配置 Deans switch 从非选择性第一维色谱柱中心切割到第二维手性色谱柱，分析市售香水和天然薰衣草油样品。该方法的好处包括成本更低、数据质量更高  (芳樟醇峰的更好分离和与潜在干扰物的分离)、对耐用性较差的手性色谱柱的热应力和化学应力更小。