承上。。。
现身说法,简短地回顾一下自己分析室的发展历程——从0到无穷大的变化:
早期,公司未上规模,没有专设分析实验室,也没有专职的分析人员,前辈们自己合成自己分析,依靠一台二手
液相色谱仪,合成非天然氨基酸系列化合物,开发目录产品。MS、NMR等谱数据都送到外面的分析测试中心去做。通过前期积累,规模在扩大,外送的样品测试越来越多。对于有机分析而言,第一步和最重要的步骤就是确定分子量。ESI-MS技术可以快速提供样品中各组分的分子量信息,可用于监控有机合成过程中的化学反应,包括确认最终产物、捕捉反应中间体、鉴定副产物等,LC-MS联用,则把具有分离能力的HPLC和具有检测和结构表征能力的质谱结合起来,成为定性、定量分析有机小分子强有力的工具。考虑到小分子化合物的结构特征,公司购置了一台HPLC-MS(ESI & APCI源),同时新添了两台
液相色谱仪HPLC-PDA,用于监测化学反应过程,检测反应中间体、目标化合物以及副产物。液质联用成为了有机合成过程中不可或缺的工具,发挥着巨大作用。专职的分析实验室应运而生。
在开发目录产品的同时,随着外包服务业的兴起,公司开始为欧美、日本等的跨国医药企业提供定制合成服务。业务急剧增长,人员也越来越多。LC-MS、HPLC等仪器使用率极高,24小时自动运行。在化学合成的初始阶段,由于样品(反应体系混合物)组分复杂、量少的限制,用LC/MS测定分子量是较为快捷可取的结构鉴定方法。但对于纯品,有机物结构表征而言,一定得有波谱数据。外送样品数太大,不划算,根据需要,量体裁衣,购置了一台300兆的超导核磁共振波谱仪,完全能够满足测试需要,经济实惠,合适的才是最好的(没有采购更高端的)。
中场小结一下,从单一HPLC到HPLC、LC-MS、NMR等设备,色谱分析结合光谱已经能够基本满足有机合成的需求。
即便LC-MS应用范围之广,可分析的化合物种类之庞大,但也不能通吃所有的合成有机化合物,于是乎,按需购置了一台GC-MS,与LC-MS搭档,优势互补,发挥各自专长,力推有机合成的开展。
HPLC、LC-MS、GC-MS、NMR四大技术联袂,有机分析问题基本解决。
四、仪器的选型
整体原则——按需采购,只要够用就行。商业公司的实验室极其关注经济效益,物有所值是王道。具体到各类仪器而言,分别陈述如下:
1. HPLC
液相色谱仪,通常标准配置就好——在线脱气机、四元梯度泵、自动进样器、柱温箱,光电二极管阵列检测器(根据需要再配备ELSD检测器);考虑样品通量结合自身需求,也可配备UPLC(UHPLC、RRLC、UFLC),这样能满足更高通量的要求。
2. LC-MS 液质联用仪,
液相部分,同HPLC;质谱部分,主要用于有机合成分析,测定有机物的分子量,单级四极杆质谱仪,体积较小而且价格便宜,能提供灵敏的、有选择性的定性、定量方法。
3. GC-MS 由于LC-MS也不是放之四海而皆能用到的,引入GC-MS,起到与液质联用仪功能互补的作用。主要是利用高分离性能的毛细管色谱,结合能提供被测物分子量信息的MS,进行分离分析结构确证。虽然不象环保、食品等对检出限有很高的要求,但也需要足够的灵敏度,尤其是在微量杂质鉴定时。主要用途是对目标化合物定性确认,分辨率达到单位分辨即可(低分辨质谱),EI源,且仪器自动NIST谱库。整体来讲,仪器的指标要求不是很高。既然是与LC-MS优势互补,那么GC-MS分析的对象则主要就是非极性或者是中等极性的一定蒸汽压下能汽化的热稳定小分子,DB-5MS or HP-5MS低流失毛细管柱,EI源四极杆质谱,外加一个自动进样器,即能满足需求。
4. NMR 核磁共振波谱仪,300M Hz超导液体核磁即可,通常的1H、13C、19F、31P、二维谱均可测试。特殊杂原子谱则需另换探头。若资金充裕,400M Hz、500M Hz的NMR,图谱分辨率更好,峰裂分更漂亮,当然相应的投入则更大。
5. Preparative HPLC 高压制备
液相系统,对于一些难分离的化合物,普通硅胶柱层析不能轻易搞定。半制备、制备型高效
液相色谱仪,对于分离纯化而言,大有用武之地。仪器指标基本上同分析型HPLC,只是对泵的流速有所要求,选用半制备柱、制备柱各一,双波长紫外检测器即可,不必要二极管阵列检测器,手动收集组分或者配备紫外触发自动收集器(当然,够富有的话,质谱触发自动收集器则更爽!)
6. Polarimeter 自动旋光仪,手性药物、手性医药中间体的兴起,则极需建立手性技术检测平台。利用旋光仪测定+、-方向来确定手性化合物构型。对映体过量值(ee)的测定,则需要Chiral HPLC or Chiral GC,因而得购置所需的手性柱。
7. 元素分析 对于那些仪器使用频率低,价格昂贵及特征项目则采用分包的方式,送到外面的分析测试中心检测。(比如元素分析、
离子色谱分析、重金属残留分析、化合物精确分子量的测定等等)
概括起来,企业内部分析测试实验室的仪器设备购置及运作管理,有如下特点:
1. 为减低投入,实验室工作面积相对较小,整个实验室显得紧凑有序。
2. 在商言商,目标明确,自主运行,极其关注经济效益,注重仪器的使用率,仪器设备都按需配置。实验室的存在与否、发展壮大等等都根据需求而定,仪器设备都会按需求配置——有需求有效益的,无论价格多贵都会装备,使用率低的一般不配备,而是分包给其他单位。
3. 实验室内部按方法学分区管理,分为前处理、
液相、质谱、核磁、分离纯化等几块。人员“专业分工、陈力就列、各司其职”,发挥各自专长,保证实验室顺利正常运转。
4. 接收样品或出具报告简便快捷,由于是企业内部分析测试实验室,只对公司内部服务,分析测试服务水平已达到相当高的境界,工作时间内随时接收测试样品,即来即测,出具报告或接受图谱解释方便及时,面对面交流或者电话沟通即可。
5. 信息化管理系统,分析测试记录、检验结果图谱等资料,报告自动化打印及传送、电子化存档、安全存贮、方便调阅。亦或者有专业化的实验室信息管理系统软件。