安捷倫實(shí)用攻略 ,如何選擇 C18 色譜柱?
安捷倫實(shí)用攻略 | 方法開發(fā)時(shí),如何選擇 C18 色譜柱?
在色譜方法開發(fā)過程中,分離度、柱效、峰形是考察色譜柱選擇性是否合適的主要性能指標(biāo)。
方法開發(fā)中的分離度
根據(jù)分離度(Rs)公式,分離度的影響因素主要有柱效(N)、選擇性(α)和保留因子(或稱容量因子,k):
公式1作為分離度改善的理論基礎(chǔ)。通常,方法開發(fā)過程中,通過提高化合物保留 (k)、提高柱效 (N)、以及提升選擇性 (α) 來達(dá)到分離度的改善。
選擇性因子(α):
式中 k1 和 k2 分別是第一個(gè)峰和第二個(gè)峰的保留因子。
根據(jù)公式 1 和公式 2,當(dāng)選擇性因子提高 0.1 時(shí),對(duì)分離度的貢獻(xiàn)是 Rs 大約為原來的 1.8 倍。因此選擇性的改變對(duì)分離度的改善效果顯著,如圖 1 所示。
圖 1. 分離度與柱效、選擇性、保留因子的關(guān)系
與選擇性有關(guān)的因素:
固定相:選擇不同化學(xué)修飾的鍵合相(不同的 C18 柱或其它鍵合類型色譜柱)
流動(dòng)相:調(diào)整有機(jī)相的類型、pH 值、鹽濃度、兩相比例等
柱溫
方法開發(fā)中的色譜柱選擇
在色譜固定相的選擇和使用中,最常用的鍵合相類型是十八烷基硅烷鍵合硅膠(C18)。不過,由于固定相物理特性與化學(xué)修飾的差異,使得不同的 C18 選擇性不盡相同。選擇色譜柱時(shí),如果一種類型的 C18 柱分離度不足,就可以選擇與之選擇性差異較大的 C18 柱來進(jìn)行優(yōu)化。
以 Agilent InfinityLab Poroshell 系列中的 C18 液相色譜柱為例:
Poroshell 120 EC-C18 為封端的碳十八固定相,對(duì)酸性、堿性、中性化合物都有良好的選擇性,已經(jīng)成為方法開發(fā)的首選,也是在 Agilent 1260 Infinity II 四元泵液相色譜系統(tǒng)中標(biāo)配的色譜柱。
與 EC-C18 柱不同,Poroshell 120 SB-C18 柱卻是不封端的碳十八固定相。由于裸漏的硅醇基存在,可與待分離物發(fā)生氫鍵、離子間作用等,因此 SB-C18 的選擇性與封端的 C18 柱存在顯著差異。可以利用這個(gè)特點(diǎn),在方法開發(fā)時(shí) SB-C18 和 EC-C18 通??梢宰鳛榉椒ㄩ_發(fā)的起始色譜柱。另外,SB 的全稱是 StableBond,顧名思義意為“穩(wěn)定的鍵合相”,這里說的穩(wěn)定,主要是在C18硅烷長鏈的兩側(cè)采用異丁基進(jìn)行立體的保護(hù),使得 SB-C18 在低 pH 下有較好的耐受性能。
同樣采用 Poroshell 120 的硅膠,HPH-C18 與 EC-C18 和 SB-C18 又有所不同。在進(jìn)行鍵合之前,在 Poroshell 硅膠的表面多孔層,先進(jìn)行了有機(jī)雜化處理,再進(jìn)行 C18 鍵合和封端修飾,得到的 HPH-C18 色譜柱具有了高 pH 耐受的特點(diǎn)。
因此,表面化學(xué)結(jié)構(gòu)的差異,三種常用的 Poroshell C18 柱,在選擇性上具有顯著區(qū)別。表 1 列出了以 EC-C18 為基準(zhǔn),HPH-C18 與 SB-C18 的相似度因子 Fs。當(dāng) Fs 因子大于 3.0 時(shí),固定相選擇性存在差異。
表 1. 三種固定相選擇性差異比較(以 EC-C18 為基準(zhǔn))
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Poroshell 色譜系列在色譜分析行業(yè)已經(jīng)得到了廣泛的認(rèn)可,安捷倫也一直在拓展 Poroshell 系列色譜柱的產(chǎn)品線。
2020 年 11 月,安捷倫推出了新產(chǎn)品 Poroshell CS-C18 柱,進(jìn)一步拓展了 C18 固定相的類型。該固定相是在 Poroshell 實(shí)心核顆粒的表面多孔層在進(jìn)行高 pH 耐受的雜化處理之后,再進(jìn)行 C18 鍵合、封端和正電荷修飾,其中使用的鍵合相還進(jìn)行了側(cè)立基的保護(hù)。這樣 CS-C18 固定相的表面,不僅具有 C18 提供的疏水作用、而且還具有正電荷的離子作用,選擇性也與其它的 C18 鍵合相有顯著差異。同時(shí),硅烷鏈側(cè)立基保護(hù)、多孔硅膠表面雜化處理,使得固定相pH耐受范圍得到了拓寬。
在 Poroshell C18 的四種 C18 鍵合相中,涵蓋了 RPLC 模式下的主要作用力,選擇性彼此之間有顯著差異,見圖 2。利用這些固定相的選擇性差異,可以方便地進(jìn)行方法開發(fā)中的色譜柱選擇。
圖 2. Poroshell 的 4 種 C18 固定相
應(yīng)用實(shí)例
堿性條件下選擇性差異
在 pH=10 的體系下,耐堿的 CS-C18 與 HPH-C18 選擇性存在顯著差異。
圖 3. 農(nóng)藥組分在堿性體系下 LC-MSMS 色譜圖結(jié)果比較
酸性條件下選擇性差異
在酸性體系下,不同 Poroshell C18 柱的保留、分離度有顯著差異。
圖 4. 阿片類藥物在酸性體系下 HPLC 分析色譜圖比較
峰形及載樣量比較
在酸性體系下,在堿性藥物阿米替林的雜質(zhì)分析時(shí),采用 CS-C18 與傳統(tǒng)封端的 C18 柱進(jìn)行比較,CS-C18 柱對(duì)堿性組分具有更好的峰形、載樣量和分離度。
圖 5. 不同色譜柱對(duì)阿米替林及雜質(zhì)(0.25%)不同進(jìn)樣量分析結(jié)果比較
酸性體系下 LC/MS 靈敏度比較
在甲酸體系下,在進(jìn)行液質(zhì)聯(lián)用分析時(shí),CS-C18 柱提供可更好的靈敏度、響應(yīng)和峰形。
圖 6. 甲酸體系中低濃度標(biāo)樣(50ng/ml) 在 LC/MS/MS 中靈敏度比較
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