3-高速逆流色谱技术原理及应用领域
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l 高速逆流色谱是液相色谱的一种新技术,无需载体,从几种色谱原理方法可以清晰说明。
大约50年前,根据对两种液体进行分配的理念,产生了两种相似的方法:逆流分配技术和液-液色谱分配技术,即:逆流色谱和液相色谱。
30年前,日本Sanki Engineering Ltd.利用前一种技术开发出了高性能的逆流色谱仪(HPCPC),它结合了液相色谱中的快速、高效和先进技术。
HPCPC尤其在利用色谱技术进行半制备和全制备的应用中倍受瞩目,它和采用色谱柱技术的液相色谱在四个方面具有显著优势:● 无样品损失:因为流动相和固定相都是液体,样品可以全部回收。
● 大容量和高的分离能力:流动相和固定相的体积比明显很高,从而无需更大的理论塔板数,就可以获得更大的容量和更高的分离能力。
● 十分灵活的两相系统:(两种、三种、四种溶剂混合)为了获得一种纯的化合物,实验中需要比较灵活的更改流动相,HPCPC可以很方便地调整两相的极性。
● 溶剂消耗少:相对于色谱柱制备系统,对于同样的制备量,HPCPC的溶剂消耗量只有十分之一,使用逆流色谱在实验室完成分离后,可以直接放大到生产规模。
● 固定相价格低:另一个显著优点是逆流色谱的固定相是溶剂,相比色谱柱中的填充材料价格低很多;而且固定相可以很容易再生,一些添加的物质如手性选择剂或复杂的配位体可以无损失地回收,国际上出版的论文可以提供十分有用的信息和应用参考。
新型的高速逆流色谱仪HPCPC广泛地应用于化学领域的纯化,如抗生素、缩氨酸、丹宁酸、皂角苷、油脂、药品等,将来的发展可以预见更大规模和产量的HPCPC设备出现,在化学领域将更加广泛地应用,如手性药物分离等。
与传统制备液相的优势● 逆流色谱仪HPCPC十分快速由于固定相溶剂通过离心力保留在分配通道中,可以不用顾及分离精度的高低要求而让流动相的流速保持很高。
● 明显优于传统制备液相由于逆流色谱仪HPCPC不需要固定相,不会出现对十分昂贵的样品产生不可逆转的保留,而在传统色谱柱的液相色谱中,经常出现的变性和分解现象在逆流色谱不会产生,同时保留了原来的生物活性。
高速逆流色谱仪原理特点及应用一、简介高速逆流色谱(HPLC)是一种高效、精准的分析技术,它广泛应用于化学、制药、环保、食品等领域。
高速逆流色谱仪是高速逆流色谱技术的核心设备,能够对各种化合物进行分离和检测。
在本文中,我们将介绍高速逆流色谱仪的原理、特点及应用。
二、原理高速逆流色谱仪使用液相色谱技术,其基本原理是将待测样品溶液经过一定的处理后,注入色谱柱,通过色谱柱内液相的物理化学作用,将各种组分分离出来,并用检测器检测分离出来的化合物。
高速逆流色谱仪相较于其他色谱仪的优势在于可以在极短的时间内完成大量的分离、检测等操作。
高速逆流色谱仪的原理是基于其内部的色谱柱,其内部结构可以细分为装载柱、色谱柱和联接管。
样品通过色谱柱时,每种组分将被一步一步地分离出来,直到达到检测器,最后数据将被转换为电子信号,并通过数据处理软件进行分析和处理。
三、特点1. 高效HPLC技术的一大优势在于其高效性,使用HPLC技术可以在更短的时间内分离出更多的物质成分,从而提高分析效率。
2. 精准由于高速逆流色谱仪的高分辨率和灵敏度,其能够分离出复杂物质的成分,从而提供更加准确的结论。
3. 多种检测方式高速逆流色谱仪可使用不同类型的检测器,如紫外检测器、荧光检测器等,可以检测多种类型的化合物成分。
4. 适用范围广高速逆流色谱仪不仅适用于小分子化合物的分离和检测,也可以用于生物大分子、天然产物、有机和无机化合物等物质的分离和检测。
四、应用高速逆流色谱仪广泛应用于化学、生命科学、环境科学、食品科学等领域,其准确性和高效性为这些领域的研究和实践提供了重要的技术支持。
1. 化学在化学领域中,高速逆流色谱仪通常在合成新药物、分离小分子化合物、分析毒物、研究反应机理等方面有着广泛的应用。
2. 生命科学高速逆流色谱仪在生命科学领域可以用于分析蛋白质、氨基酸、核酸和多糖等生物大分子,可以检测蛋白质含量和组成,研究生物大分子的三维结构,为分子生物学、细胞生物学和基因工程研究提供技术支持。
高速逆流色谱仪原理特点及应用气路管路、进样器、注射器的清洗清洗气路连接管时,应首先将该管的两端接头拆下,再将该段管线从色谱仪中取出,这时应先把管外壁灰尘擦洗干净,以免清洗完管内壁时再产生污染。
清洗管路内壁时应先用无水乙醇气路管路、进样器、注射器的清洗清洗气路连接管时,应首先将该管的两端接头拆下,再将该段管线从色谱仪中取出,这时应先把管外壁灰尘擦洗干净,以免清洗完管内壁时再产生污染。
清洗管路内壁时应先用无水乙醇进行疏通处置,这可除去管路内大部分颗粒状堵塞物及易被乙醇溶解的有机物和水分。
在此疏通步骤中,如发觉管路不通,可用洗耳球加压吹洗,加压后仍无效可考虑用细钢丝捅针疏通管路。
如此法还不能使管线畅通,可使用酒精灯加热管路使堵塞物在高温下炭化而实现疏通的目的。
用无水乙醇清洗完气路管路后,应考虑管路内壁是否有不易被乙醇溶解的污染物。
如没有,可加热该管线并用干燥气体对其吹扫,将管线装回原气路待用。
假如由分析样品过程判定气路内壁可能还有其它不易被乙醇溶解的污染物,可针对实在物质溶解特性选择其它清洗液。
选择清洗液的顺序应先使用高沸点溶剂、而后再使用低沸点溶剂浸泡和清洗。
可供选择的清洗液有萘烷、N、N—二甲基酰胺、甲醇、蒸馏水、丙酮、乙醚、氟里昂、石油醚、乙醇等。
对进样器(包含汽化室)的清洗应以疏通为先导。
通常在进样器中的堵塞物是进样隔垫的碎片,样品中被炭化了的高沸点物,对这些固态杂质可用不锈钢捅针疏通,然后再用乙醇或丙酮冲洗。
为了使清洗更彻底,可选用2:1:4的H2SO4/HNO3/H2O混合溶液先对进样器清洗,然后再用蒸馏水,最后再用丙酮或乙醇清洗。
清洗完后烘干,装上仪器通载气半小时,加热到120℃待几小时后即可正常工作。
在拆装进样器时需注意不要碰断加热器引线或使引线碰到外壳;测温元件也应在装回进样器之后,按原先测温点装回。
通常测温元件和进样器加热体是紧密接触的,如距离过大将会造成过高的汽化温度。
注射器使用前可先用丙酮清洗,以免玷污样品,但可以还是用待注射样品对注射器自身做一二次清洗。
高速逆流色谱法的概况及应用高速逆流色谱( High-Speed Countercurrent Chromatography,HSCCC) 是Yoichiro Ito 博士于二十世纪八十年代首先研发、应用并发展起来的一种新型液-液分配色谱技术;HSCCC运用同步多层螺旋管进行行星式离心运动,使得在互不相溶的两相溶剂系统中可以实现样品在短时间内的高效分离,从而制备样品[1,2]。
高速逆流色谱技术不需要固体支撑物,主要根据样品在两相中所具有的不同分配系数进而对样品进行分离,相对于其他色谱技术如高效液相色谱、柱色谱等来说,具有高回收率、无吸附损耗、无峰拖尾等优点。
1、HSCCC法概况1.1 HSCCC法的基本原理HSCCC属于液 -液分配色谱,所以其基本分离原理与其他同类色谱技术相同,即利用物质在两相间分配系数的差别进行分配。
而 HSCCC将两溶剂的分配体系置于高速旋转的螺旋管内 ,建立起一种单向性流体动力平衡体系。
螺旋管的运动形式,是在自身自转的基础上,同时绕一公转轴旋转,成行星运动[3]。
这样 ,加在分配体系上的离心力场不断发生变化,使两相溶剂充分的混合和分配,从而达到洗脱分离目的。
HSCCC技术已经广泛应用于天然产物的分离。
1.2 溶剂系统的选择利用 HSCCC分离物质的关键是溶剂系统的选择。
经查阅多篇文献,总结要点如下。
对用于 HSCCC分离的溶剂体系,应该满足这几方面的要求:1)不造成样品的分解与变性;2)足够高的样品溶解度;3)样品在系统中有合适的分配系数值;4)固定相能实现足够高的保留[4]。
而对于溶剂体系选择的原则,Ito博士本人总结的几个要点是这样描的:1)待分析组分应易溶于溶剂系统 ,并不与之发生反应;2)溶剂体系的各组分应分成体积比例适合的两相,以免浪费溶剂;3)组分在溶剂系统中的分配系数 K应为适当的定值 (0.5≤K≤1);4)固定相的保留值要满足一定要求 (保留值越大峰形越好 )。
高速逆流色谱综述高速逆流色谱(High-speed Countercurrent Chromatography,简称HSCCC),于1982年由美国国立卫生院Ito博士研制开发的一种新型的、连续高效的液液分配色谱技术。
该技术由于不需要固体支撑体,物质的分离依据其在两相中分配系数的不同而实现,因而避免了因不可逆吸附引起的样品损失、失活、变性等问题,具有传统的液-固色谱所不具备的独特优势,特别适合于天然生物活性成分的分离。
而且由于被分离物质与液态固定相之间能够充分接触,使得样品的制备量大大提高,是一种理想的制备分离手段,因此此项技术己被广泛应用于中药成分分离、保健食品、生物化学、生物工程、天然产物化学、有机合成、环境分析等领域[1]。
1 高速逆流色谱原理[1-2]图.1高速逆流色谱仪利用螺旋管的自转和公转同步同向行星式运动所产生的变化离心力场将固定相保留在螺旋管中,允许流动相快速流过螺旋管并与固定相进行连续高效的混合和分配,达到一种特殊的流体动力学平衡——单向流体动力学平衡,此时在螺旋柱中任何一部分,两相溶剂都反复进行着混合和静置的分配过程,这一过程频率极高,在800rpm转速下时,混合和分配的频率可以达到13次/s。
大大提高了两相溶剂的混合效率,可以极大地缩短分离时间,这就是高速逆流色谱分离效率高的原因。
如图.1。
2 高速逆流色谱(HSCCC)的特点及与制备型高效液相色谱(prep-HPLC)的比较[3-4]目前制备出高纯度的天然产物的方法中,制备型高效液相色谱是使用最为广泛的。
与其相比,高速逆流色谱具有以下一些突出的优点。
(1)HSCCC回收率高:由于HSCCC不需要固体支撑体,避免了样品在分离过程中的不可逆吸附、分解、变性等问题。
理论上,滞留在柱中的样品可以通过多种洗脱方式予以完全回收;实验中只要调整好分离条件,一般都有很高的回收率。
粗样可以直接上样而不会对柱内固定相造成任何损害。
而prep-HPLC在样品吸附过程中会出现死吸附的现象,在制备高纯品的过程中,必然会以牺牲得率为代价,这是prep-HPLC不可避免的。
高速逆流色谱法及其在药物纯化领域中的应用
黄秋霞;周如意;国大亮;刘玉璇
【期刊名称】《药学研究》
【年(卷),期】2010(029)010
【摘要】目的综述了高速逆流色谱法原理及其在药物分离制备领域中的应用.方法分析归纳了高速逆流色谱法的原理、溶剂体系及其在中药、抗生素、生物大分子、有机小分子和无机物分离纯化时色谱条件的选择和分离效果,简述了高速逆流色谱法在指纹图谱和仪器联用方面的新进展.结果及结论高速逆流色谱技术经过20多年的完善和发展已经初步形成一套比较完整的理论体系,高速逆流色谱仪已经在药物制备、纯化和质量控制等领域得到广泛应用.
【总页数】4页(P616-619)
【作者】黄秋霞;周如意;国大亮;刘玉璇
【作者单位】天津中医学院,天津,300193;天津中医学院,天津,300193;天津中医学院,天津,300193;天津中医学院,天津,300193
【正文语种】中文
【中图分类】O657.7
【相关文献】
1.高速逆流色谱法及其在天然药物研究中的应用进展 [J], 姜宁;陈执中
2.大孔吸附树脂法与高速逆流色谱法分离纯化虎杖中白藜芦醇的比较研究 [J], 程丽英;任红涛;刘树兴
3.大孔吸附树脂-高速逆流色谱法分离纯化苦水玫瑰花渣中的鞣花酸 [J], 吴梦琪;黄海;蔡狄宏;徐志珍;夏玮;张文清
4.高速逆流色谱法分离纯化大风艾中的黄酮类成分 [J], 谭道鹏;郭振虎;何莉;秦琳;何芋岐
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高速逆流色谱High Speed Counter Current Chromatography(HSCCC)Outline1. Principle2. Properties3. Applications分配定律:Nernst, 1891 年,K=C1/C2两组分K相差较大:较小:一次萃取可得到分离多次萃取•1941, Martin & Synge级联链型萃取,开创了分配色谱技术•1944,Craig 非连续式逆流分溶(countercurrent distribution, CCD)•1966,Ito 离心式螺旋管逆流色谱(countercurrent chromatography,CCC)•1981,Ito 高速逆流色谱High Speed Counter Current Chromatography (HSCCC)液液分配色谱的新纪元CCD法(Countercurrent distribution,反流分布法,逆流分溶法):是一种多次连续的液-液萃取分离过程Principle 液-液分配色谱or 逆流色谱¾利用一种特殊的流体动力学现象使互不混溶的两相溶剂(固定相和流动相)在螺旋管中高效地接触、混合、分配和传递¾其中固定相以一种相对均匀的方式分布在一根聚四氟乙烯管绕成的螺旋管中¾流动相以一定的速度通过固定相,并按照被分离物质分配系数的不同依次洗脱而获得分离特殊的流体动力学?逆流色谱(CCC)的原理•流体静力平衡体系(hydrostatic equilibrium system,HSES)•流体动力平衡体系(hydrodynamic equilibrium system,HDES)HSES液滴逆流色谱(droplet CCC, DCCC)收集器进样器溶剂泵约300根管柱上行法收集器进样器溶剂泵约300根管柱下行法优点:DCCC仪器轻巧简便,能避免乳化或泡沫的产生。
高速逆流色谱属于逆流色谱的范畴,逆流色谱是一种新型的分离手段,它的主要分离原理是利用样品在固定相和流动相之间的差异也就是分配比不同而进行分离的,值得注意的是逆流色谱的固定相和流动相都是液体,其主要优点是没有传统色谱的死吸附,样品的回收率高等特点。
逆流色谱源于逆流分溶法,也就是用实验室经常使用的分液漏斗进行连续的液液萃取,根据样品在两种互不相溶的溶剂中分配比不同而进行分离。
逆流色谱早期发展的方法有液滴逆流色谱,旋转小室逆流色谱等。
但是作为一种分离手段,早期发展的逆流色谱不能满足高效快速的分离,分离的周期很长,效率很低。
在70年代,Ito 博士成功开发了一种能够高效快速分离的逆流色谱-高速逆流色谱。
但高速逆流色谱也有很多种设计,经过几十年的发展,现在的高速逆流色谱一般是采用同步行星式的设计,其主要是利用在高速旋转状态产生的二维离心力场的作用下使两种互不相溶的溶剂快速有效的对流或分割----或者说混合或分层,从而使样品能够在短时间内进行成千上万次萃取,根据样品中的物质分配系数的不同而进行分离的一种方法。
HSCCC 有几个突出优点:(1)无不可逆吸附。
聚四氟乙烯管中的固定相无需载体液-液色谱系统,故而消除了气- 液和固- 液色谱中因使用载体而带来的吸附现象,特别适于分离极性物质和生物活性物质;(2)高回收率。
由于流动相和固定相均为液体,样品可全部回收,分离纯化与制备可同步完成,故特别适于制备性分离;(3 )操作简便。
因固定相为液体,体系更换与平衡方便、快捷。
与HPLC 相比,HSCCC 进样量较大,最多可达数克,是HPLC 的数百倍;与常压、低压色谱相比,HSCCC 的分离能力强,有些样品经一次分离即得到1个甚至多个单体,且分离时间短,数小时即可完成,纯度多在98%以上。
高速逆流色谱作为一种比较新颖的分离方法,影响因素主要有溶剂体系的选择,旋转速度,流动相的流速,温度等影响。
溶剂体系选择即条件的摸索,相当于传统色谱摸流动相的条件,不同的是高速逆流色谱条件的摸索主要是指样品在固定相和流动相两者之间的分配的比值,待分离的样品的K值最好在0.6-1.5范围之内,这样才会有一个好分离效果。