使用 C-815 提高純化效率
減少溶劑成本
Pure 應用
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介紹
基于重力柱的液相色譜純化方法是一種常見但速度緩慢且資源集中的化合物純化技術,。將重力法過渡到自動 Flash 色譜法大大提高了進樣量，減少了運行時間,，并減少了純化過程中使用的溶劑,。在本文中，將重力柱色譜技術與基于分離兩種染料的 Pure C-815 Flash 系統(tǒng)的 Flash 法進行了比較,。Pure Navigator™ 軟件可用于計算優(yōu)化使用不含氯的溶劑梯度解決方案,。優(yōu)化的溶劑系統(tǒng)允許每次運行能純化更多的樣品。
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設備,、試劑和材料
設備：
重力柱色譜,，玻璃柱中填充了硅膠和 FC60 支架
C-815 快速色譜系統(tǒng)，由三活塞泵,、200nm-800nm 紫外線檢測器,、DAD、ELSD,、封閉式餾分收集器,，18x150mm 支架組成
Flash 色譜柱，F(xiàn)lashPure EcoFlex Silica 12g（50μm）和FlashPure Select Silica 12g（15μm）
試劑和材料：
蘇丹黃
蘇丹hong G
硅膠（50μm）
己烷
乙酸乙酯
二氯甲烷（DCM）
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實驗流程
樣品：
分別取 25mg 蘇丹黃和蘇丹hong,，溶解在 50mL 二氯甲烷中,。對于 實驗3 和 實驗4，將 25mg 蘇丹黃和 25mg 蘇丹hong溶于 50mL 己烷/乙酸乙酯 7:3 V/V 中,。
分離：
用相同質量的硅膠（12g 作為固定相）填充玻璃柱和預填充的色譜柱,。將 12g 硅膠和約 60mL 二氯甲烷的漿料混合物填充到玻璃柱中。將硅膠色譜柱以 20mL 二氯甲烷/分鐘的流速處理 2 分鐘,。將染料溶液加載到兩個柱中,，并開始洗脫程序（詳細信息見 表1）。使用 Pure Navigator™ 軟件計算的己烷/乙酸乙酯進行梯度分離,， 3:10 至 1:2 梯度分離分離 2 分鐘,，保持 1:2 等度 2 分鐘。進行分離實驗來確定可以最大分離的,，并觀察兩種染料是否充分分離,。
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實驗結果
比較 FlashPure EcoFlex 硅膠柱與敞口玻璃柱
在所有條件下，染料溶液似乎都被分離成紅色和黃色成分(圖1),。
▲ 圖1：用重力柱色譜法(左)和 Flash 色譜法(右)分離蘇丹黃和蘇丹hong G 染料
預填充色譜柱比自填充柱表現(xiàn)更好,，所收集的餾分的顏色分離更干凈(圖2)。對于使用等壓二氯甲烷流動相系統(tǒng)的分離,，性能上的差異可以與 Flash 相對于重力柱的效率和流速的提高有關,。
將流動相改為己烷和乙酸乙酯，采用線性梯度進一步優(yōu)化了分離效果,。在這些實驗中,，可以根據(jù)染料的 Rf 值定制色譜條件,，最大限度地提高進樣能力和純度。
▲ 圖2：從(a)重力色譜和(b)純 C-815 系統(tǒng)中分離和收集的餾分,，固定相含量和溶劑相等
Flash 色譜法優(yōu)化
進一步修改了上樣量,、預填充柱類型、溶劑系統(tǒng)和溶劑體積,，以調整閃蒸色譜法的性能,，并建立溶劑使用和成本的估計。實驗參數(shù),、實驗時間,、實驗結果見 表1。
實驗1 | 實驗2 | 實驗3 | 實驗4 | |
方法 | 重力柱 | Flash | Flash | Flash |
色譜柱 | 玻璃 | EcoFlex | EcoFlex | EcoFlex |
填充時長（分） | 10 | NA | NA | NA |
進樣時長（分） | 2 | 3 | 3 | 3 |
分離時長（分） | 12 | 4 | 4 | 4 |
清洗時長（分） | 10 | 1 | 1 | 1 |
總運行時長（分） | 34 | 8 | 8 | 8 |
流動相 | 二氯甲烷 | 二氯甲烷 | 己烷/乙酸乙酯 | 己烷/乙酸乙酯 |
溶劑（毫升） | 160 | 160 | 160 | 160 |
流速 | 重力作用 | 20ml/min | 20ml/min | 20ml/min |
染料（毫升） | 0.5 | 0.5 | 1 | 2 |
梯度 | NA | NA | 線性 | 線性 |
色譜柱重復使用性 | 困難 | NA | NA | NA |
重現(xiàn)性 | 取決于操作 | 高 | 高 | 高 |
分離度 | 較差 | 適中 | 好 | 高 |
純化每毫升樣品的成本 | $36.92 | $40.42 | $15.21 | $15.36 |
時間節(jié)約率 | NA | 76% | 88% | 94% |
在 Pure C-815 Flash上,，樣本在 EcoFlex 硅膠色譜柱中分離純化,，帶有等度洗脫(二氯甲烷，實驗2)和梯度洗脫（己烷/乙酸乙酯,，實驗3）,。切換到梯度模式有助于增加樣品的進樣量(從 0.5mL 到 1mL)和分離效率（見 圖3 和 圖4）。
好的結果可以通過使用高性能 FlashPure Select 硅膠色譜柱 (實驗4)來實現(xiàn),，即使在高 4 倍的進樣量的情況下（見 圖5）,，也能提供更好的分辨率，比 實驗1提高 62.5%,。
▲ 圖3. 使用 FlashPure EcoFlex 硅膠色譜柱和二氯甲烷流動相進行等度洗脫（實驗2）的色譜圖
▲ 圖4. 梯度運行的色譜圖（實驗3）使用 FlashPure EcoFlex 硅膠色譜柱，帶有己烷和乙酸乙酯梯度流動相
▲ 圖5. 優(yōu)化方法（實驗4）的色譜圖,，使用 FlashPure Select 硅膠色譜柱,，帶有己烷和乙酸乙酯梯度流動相
溶劑節(jié)約和 ROI
運行成本（對美國而言）是根據(jù) 實驗1 和 實驗4 的實驗參數(shù)估算的，使用的是 Fisher Scientific 公布的溶劑目錄價格,，以及 FlashPure 在發(fā)布時的一次性色譜柱的目錄價格,。假定作業(yè)人員的工資為每小時 $22.50，并列入業(yè)務費用概算,。重力法的啟動成本,，包括玻璃柱、帶底座的垂直支架,、餾分收集架和硅膠填料的價格,。 Flash 色譜法的啟動成本，包括 Pure C-815 和色譜架的成本,。所有數(shù)據(jù)歸一化,，以顯示每 1.0mL 進樣量的染料混合物所需的成本和時間。
▲ 圖7. 敞口玻璃柱（藍色）和 Flash 色譜法（綠色）隨時間的累積成本的圖表
表2a：使用敞口玻璃柱的重力色譜的啟動和運行成本,，成本是基于在美國的定價,。
敞口玻璃柱 | ||
啟動成本 | ||
組成 | 單價 | 小計 |
色譜柱 | $275 | $ |
帶底座的垂直支架 | $259 | |
餾分收集支架 | $367 | |
硅膠（1kg） | $199 | |
合計 | $1100 | |
運營成本：包括溶劑成本 | |
實驗員薪資（每小時） | $23 |
運行時長（小時） | $0.57 |
實驗消耗（每次實驗） | $13 |
耗材（每次實驗） | $36.92 |
合計（每次實驗） | $50 |
表2b：使用 Flash 色譜法的啟動和操作成本,，成本是基于在美國的定價。
Flash 玻璃柱 | ||
啟動成本 | ||
組成 | 單價 | 小計 |
Pure C-805 | $23970 | $23970 |
支架 | $367 | $367 |
合計 | $24704 | |
運營成本：包括溶劑成本 | |
實驗員薪資（每小時） | $23 |
運行時長（小時） | $0.13 |
實驗消耗（每次實驗） | $3 |
耗材（每次實驗） | $15.36 |
合計（每次實驗） | $18 |
基于以上信息,，重力色譜法和 Flash 色譜法的累積成本相等的點大約是 754 次,。如果實驗室通常每天進行兩次重力純化，并使用 Flash 色譜法切換到每天兩次運行,，則投資回報率將在 377 個工作日內達到,。然而，如果實驗室每天進行更多的 5-10 次 Flash 純化,，則盈虧平衡點將在 75 至 150 個工作日之間發(fā)生,。
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結論
使用等效的溶劑系統(tǒng)，將開柱法染料純化過渡到自動化的 Pure C-815 快速色譜系統(tǒng),，可以節(jié)省大量的時間和成本,，同時還降低了與柱制備相關的操作風險，并提高了所得餾分的純度,。通過使用 Pure Navigator™ 產生適當?shù)亩軇┨荻?，進一步優(yōu)化了純化，同時消除了氯化溶劑系統(tǒng)的需要,。這種方法提供了更高的進樣能力,，更高的產品純度和最佳的效率，同時減少了操作員接觸潛在危險的硅膠及氯化溶劑,。
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