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中压制备小窍门:如何增加上样量?

2021.5.19

在实验过程中,合成领域的小伙伴经常需要将小量制备样品进行放大。如何进行放大?怎样放大?下面我们来简单探讨下。
通常,放大样品有两种方式:一是按比例放大、二是柱超载。
按比例放大,即采用更大内径的分离柱,通过增加流速、增加柱长来增加进样量。该方法的优点是可保持样品的浓度不变,因此峰型依然符合高斯曲线,峰型尖锐,对称性好,如下图所示:

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图1 12g分离柱上样量200mg

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图2 120g分离柱上样量1g

图1 采用12g反相C18柱,进样量200mg;图2采用120g反相C18柱,进样量1g。

按比例放大法的缺点:更大的色谱柱增加了色谱柱成本,也增加了溶剂成本。由于中压制备操作中效率和成本比较重要,因此,中压制备通常不采用该方法。
其次,柱超载法,通常指在分离条件不变的基础上增大进样量。超载可提高制备效率,以柱效下降一半或容量因子k降低10%为宜。超载进样的程度取决于分离情况。超载一般分为体积超载和浓度超载。
在样品溶解性较好的前提下,通常采用浓度超载,即进样体积不变、增加样品浓度,峰型从高斯曲线对称变为三角形,峰展宽较小,分离效果较好。
当样品溶解性较差时,通常采用体积超载,即增加进样体积。采用该进样方式,当超过一定进样体积后,峰高将不再增加,峰型变宽并呈矩形。
在制备液相中,浓度超载的进样方式比体积超载更好,如下图所示:

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图3 体积超载

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图4 浓度超载
图3和图4 对比可看出浓度超载分离效果更好,能分离的样品量更大

上述内容涉及到一个概念:样品溶解度,先科普一下样品溶解问题。
首先,样品溶解应尽可能选用流动相来溶解样品;其次,选择样品溶于不同于流动相的溶剂,但用此法时需很谨慎,尤其在体积过载的情况下。如果是某种晶型难溶,可加入其他溶剂(如丙酮等)助溶;有时加入少量二氯甲烷,也有助于改善样品的溶解性;如果不是蛋白质等大分子,也可试一下DMSO(在反相不保留且洗脱能力较弱)或DMF,对溶解不好的小极性分子更常用的是THF/H2O,最好每次只加一种溶剂试溶;如果是多肽类样品,可尝试调一下PH值,常常会得到较为满意的效果。
注意事项:当样品溶解在高比例强溶剂中,上样体积一定要小,否则就会不保留。因为大量强极性的样品溶剂会破坏柱平衡,有时会看到陡的前沿和长拖尾,甚至同一样品出两个峰。


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