主题:【分享】高效液相色谱方法开发篇|关于正相色谱(NPC)的方法开发小知识

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01.NPC方法开发的一般步骤
1)色谱柱的选择:根据待分析样品的性质和分析要求,选择一个具有极性固定相的色谱柱,如硅胶或氰基柱。柱子的粒径、孔径和长度都会影响分离效果。(正相色谱详细的原理请参见 正相色谱小知识-原理及试剂的选择 https://bbs.instrument.com.cn/topic/8433300
2)对样品进行预处理:根据样品的极性,可能需要将其溶解在适当的溶剂中,以确保样品能够被流动相有效携带通过色谱柱。
4)选择色谱模式:NPC模式流动相的组成通常使用非极性或弱极性的溶剂,如正己烷、异丙醇或它们的混合物。流动相的组成决定了化合物的保留和分离。
5)选择检测器:根据样品的性质选择合适的检测器,如紫外-可见光检测器(UV)、蒸发光散射检测器(ELSD)或质谱检测器(MS)。
6)选择分离条件:根据初步分析的结果,调整流动相的组成、流速或柱温,以优化分离效果。可能需要进行多次试验来找到最佳的条件。
7)预料、识别和解决潜在问题:预料可能出现的问题,如柱堵塞、样品降解、峰形不佳等;识别问题的原因,如样品溶剂不兼容、流动相污染等;解决问题,如更换色谱柱、优化流动相组成、调整样品处理方法等。
8)进行方法的部分验证和系统稳定性测试进行系统适用性测试,包括理论板数、拖尾因子和分离度;进行部分方法验证,包括准确度、精密度、线性范围、检测限和定量限、耐用性;测试系统稳定性,包括连续运行条件下的系统变异性。
9)优化和调整:根据初步实验结果,优化分离条件,如调整洗脱梯度、流速或柱温;以提高方法的灵敏度和选择性。
10)最终验证:进行全面的方法验证,包括交叉验证和独立实验室验证;确定方法的可靠性和重现性。
                                                             



02.NPC方法开发的调整考量

1)流速的优化
a.色谱柱的效率与流速的关系:在正相色谱中,流速会影响柱效,即理论塔板数(N)。存在一个最优流速范围,在此范围内色谱柱能够提供最高的分离效率。流速过低会增加扩散,导致柱效下降;流速过高则可能由于湍流效应而损失效率。
b. 流速与分离度的关系:流速的选择直接影响分离效果和分析时间。流速过快可能导致峰宽增加,从而降低分辨率;流速过慢则会造成分析时间过长。通过改变流速,可以改变色谱柱的效率,进而影响理论塔板数,并将这些数据与流速作图,以确定最佳流速 。
c. 系统压力与流速的关系:流速的增加可能会导致系统压力增加,需要确保色谱系统和色谱柱能够承受相应的压力。在正相色谱中,通常使用高粘度的流动相,如己烷或异丙醇,这可能导致系统压力较高。因此,在选择流速时,需要考虑系统的工作压力限制 。
d. 样品性质与流速的关系:不同的样品可能需要不同的流速以实现最佳分离。例如,对于分子量较大或极性较强的样品,可能需要较低的流速以确保足够的保留和分离。而对于分子量较小或极性较弱的样品,则可能需要较高的流速以减少分析时间 。

2)柱温的优化

a.保留时间和分离效率与柱温的关系:柱温的变化会直接影响分析物在色谱柱中的保留时间。通常,提高柱温会减少分析物与固定相之间的相互作用,导致保留时间缩短。温度的升高也有助于降低流动相的粘度,进一步提高了溶质的扩散速度,从而影响分离效率和分辨率。
b. 样品的热稳定性与柱温的关系样品的挥发性、热稳定性和化学性质等都会影响柱温的选择。对于热敏感的样品,需要避免在过高的温度下进行分析以防止样品降解。此外,一些样品可能在高温下出现结构修饰,从而影响分析结果。
c. 流动相的粘度和溶剂强度与柱温的关系柱温的升高会降低流动相的粘度,影响其溶剂强度,从而改变流动相与固定相之间的相互作用。这会改变分析物的保留特性和选择性,进而影响色谱峰的形状和分离度。
d. 系统压力和色谱柱的稳定性与柱温的关系柱温的变化会影响流动相的粘度,进而影响系统压力。因此,在选择柱温时,需要考虑系统的工作压力限制和色谱柱的热稳定性,以避免超过系统的最大压力承受能力或损坏色谱柱。
3)流动相的优化
a.溶剂的极性与流动相的关系:选择合适的流动相极性是至关重要的,因为它直接影响分析物在色谱柱上的保留行为。在正相色谱中,通常使用非极性或弱极性的溶剂,如己烷、异辛烷或氯仿等,作为流动相的主要成分。流动相的极性应与分析物的极性相匹配,以实现有效的分离。
b. 溶剂的组成比例与流动相的关系在正相色谱中,流动相的组成比例(例如,己烷与乙酸乙酯的比例)对分离选择性有显著影响。通过调整流动相中不同溶剂的比例,可以改变分析物的保留时间和分离度,从而优化色谱分离。
c. pH值与流动相的关系对于具有酸碱性质的分析物,流动相的pH值会影响其电荷状态,进而影响保留时间。通过调节流动相的pH值,可以控制分析物的解离程度,优化分离。
d. 溶剂强度与流动相的关系流动相中极性溶剂的比例可以调节洗脱能力,影响分析物的保留时间。在正相色谱中,增加极性溶剂的比例可以增强洗脱能力,减少分析物在柱上的保留。这种调整对于优化分离条件,特别是对于具有不同极性的分析物混合物,尤为重要。
e. 溶剂的兼容性与流动相的关系流动相应与检测器兼容,确保检测灵敏度与信号稳定性。例如,如果使用紫外检测器,流动相在检测波长下应无吸收或吸收很小 。
05.NPC方法开发的注意事项
1)流动相的优化:流动相通常由非极性溶剂组成,如正己烷、氯仿等。流动相的极性应与分析物的极性相匹配,以实现有效的分离。
2)系统兼容性:在正相色谱中,需要注意整个液相系统应不含水和盐,因为含水过多会将硅胶成分洗脱出来。因此,在使用正相色谱时,需要将系统中的盐充分冲洗出系统,并且液相的洗针溶剂、洗泵阀的溶剂也需要更换成异丙醇等过渡溶剂。
3)色谱柱的选择:正相色谱通常使用硅胶柱,但也可以选用其他极性固定相,如CN基、Diol和氨基柱。硅胶柱由于其高比表面积和多孔性,是正相色谱中最常用的填料。
4)色谱柱的维护:正相色谱柱需要适当的活化和保存,以保持其性能。例如,硅胶柱可以直接用纯的正己烷保存,也可用异丙醇:正己烷(10:90)保存。一般不考虑用纯的异丙醇保存,因为异丙醇黏度较大,替换时间较久。

                                                                   

总结一下:
开发正相色谱(NPC)方法时,有几个关键点需要特别注意。首先,选择合适的色谱柱是基础,通常我们会根据分析物的极性来挑选硅胶或者氰基柱。样品预处理也很关键,确保它们能够与流动相兼容,这样才能在色谱柱中得到良好的分离。流动相的选择和优化是NPC方法开发的核心,我们通常会用一些非极性或弱极性的溶剂,比如正己烷或异丙醇。调整流动相的组成和比例,可以精细控制分析物的保留时间和分离度。同时,流速和柱温的调整也会影响分离效率,需要找到平衡点,以确保既不会太慢也不会因为太快而损失分辨率。检测器的选择依据样品的特性,UV、ELSD或MS都可以,关键是要确保与流动相兼容,以获得稳定的信号。在整个方法开发过程中,可能会遇到各种挑战,比如柱堵塞或样品降解,这时候就需要及时诊断问题并找到解决方案。最后,别忘了色谱柱的维护,正确的活化和保存可以保持色谱柱的性能。总的来说,NPC方法开发需要耐心和细致的调整,但一旦优化得当,就能获得非常可靠的分析结果。
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