制備色譜是指采用色譜技術(shù)制備純物質(zhì),即分離、收集一種或多種色譜純物質(zhì)。制備色譜中的“制備”這一概念指獲得足夠量的單一化合物,以滿足研究和其它用途。制備色譜的出現(xiàn),使色譜技術(shù)與經(jīng)濟利益建立了聯(lián)系。制備量大小和成本高低是制備色譜的兩個重要指標。其中,氣相制備色譜主要用于石油化工產(chǎn)品和揮發(fā)性天然產(chǎn)物的色譜純樣品制備。
(1)制備色譜的目的:
分析出混合物中一個(或者幾個)純物質(zhì)的含量。制備色譜的目的,是從混合物中得到純物質(zhì)。為了加快分離的時間與提高分離的效率,制備色譜的的進樣品量很大,導(dǎo)致制備色譜柱子的分離負荷的相應(yīng)加大,也就必須加強色譜柱填料,增大制備色譜的直徑和長度,使用的相對多的流動相。然而,當色譜柱上樣品負載加大的時候,往往導(dǎo)致柱效急劇下降而得不到純的產(chǎn)品。制備色譜,要解決容量與柱子效果之間的矛盾,對重現(xiàn)性也要考慮。從經(jīng)濟上來說,制備色譜要爭取少用填料,少用溶劑,要盡可能多的得到產(chǎn)品。
(2)樣品的前處理:
制備色譜柱子由于處理的樣品多,比分析柱子更容易受污染,所以,必要的前處理就顯得非常必要。萃取、過濾、結(jié)晶、固相萃取等簡單的分離方法,如果用得上,而且還不是很麻煩,就要盡可能多的采用以去掉雜質(zhì)。
(3)制備色譜柱的材質(zhì)及其特點:
下面介紹一下,制備色譜柱常用的材質(zhì)及其特點:
各種規(guī)格的玻璃柱子在實驗室里頭很容易得到,而且價格低廉,但玻璃柱子致命的弱點是它能承受的壓力很小,且非常容易破碎。當由于壓力太小而導(dǎo)致流動相流速很慢的時候,高位液面或加高壓空氣(或者氮氣)的采用是一個簡單的解決辦法。在底下加真空,也能在一定程度上解決這個問題。
不銹鋼柱子具有良好的耐腐蝕、抗壓力性能,但其價格相對很貴。如果,只有很小的分離任務(wù)且經(jīng)費也允許,市面上直徑為1cm的小型制備柱就是好的選擇。
有機玻璃柱子也能抗壓力耐腐蝕,相對不銹鋼柱子而言,它是半透明的,可以看到液體的運行狀態(tài),對有色的物質(zhì)其特點就更為突出。
(4)固定相的選擇:
硅膠、鍵合固定相(如,C18)、離子交換樹脂、聚酰胺、氧化鋁、凝膠等都可以作為色譜柱的填料。有不少文獻報道,對填料可以進行一下處理提高了分離效果,如,對硅膠進行的硝酸銀(或緩沖液)處理。
(5)裝柱方法的選擇:
根據(jù)固定相顆粒度和柱子的尺寸,采用不同的裝柱方法,往往裝填越好分離效果越好。裝柱效果跟填料的顆粒度關(guān)系很大,顆粒度的減少會導(dǎo)致裝柱的難度。一般來說,顆粒直徑小于20~30μm的固定相采用濕法裝填。所謂“敲擊-裝填”技術(shù)適用于顆粒直徑大于25μm的固定相。濕法的目的是迫使相對稀松的固定相懸漿以高速裝入色譜柱子,從而減少空隙的形成。然而,當柱直徑大于20mm,所加壓力為30~40bar時,高壓懸漿裝填技術(shù)就變得十分復(fù)雜。為將小顆粒固定相裝入更大得制備型色譜柱,可采用柱長壓縮技術(shù)。這種方法,先將固定相懸漿(或偶爾是干填充物)裝入柱中加壓,利用物理方法將其壓緊。壓緊的方法有兩種:徑向壓縮和軸向壓縮。濕法裝柱需要一定的設(shè)備,在柱子填完后,應(yīng)用有柱效的測量,對柱效低的柱子應(yīng)該重填。
(6)流動相的選擇:
除了和分析色譜同樣的考慮外,在選用流動相時,要考慮色譜分離后面加有旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)等二次分離操作。一般來說,不宜采用高毒性溶劑,對多元溶劑要盡可能的少用。如果產(chǎn)品中含有大量溶劑,溶劑的純度也要考慮在其中。
(7)加樣的方法:
可以采用以下方法之一進樣。用注射器進樣-用旋轉(zhuǎn)閥進樣-通過六通閥進樣-通過主泵進樣-通過輔泵進樣-固體上樣。。。
(8)泵的選用:
生產(chǎn)制備色譜泵的廠商很多。根據(jù)有無脈沖、能承受的大壓力、控制的精度、售后服務(wù)等來選擇泵。
(9)檢測器的選用:
一般的分析池的大允許流速僅為5mL/min或者10mL/min,而專門的制備池大允許流速可為150mL/min。有時,采用旁路分離管,將少量流體導(dǎo)入分析池進行檢測,是一個不錯的辦法,但其濃度的誤差會相對較大。
(10)組分保留時間的估計:
用分析柱子在同等色譜條件下(同樣的固定相和流動相)測定保留時間后,按照單一組分的線流速(不是體積流速)一定,通過計算可以知道組分的大致保留時間區(qū)域。分析譜圖的峰形狀,對確定保留時間也有很大的參考價值。
(11)產(chǎn)品的收集:
手工餾分收集費時費力,自動餾分收集器有很大的方便。許多實驗室和工廠都采用了餾分收集器。
(12)超載、邊緣切割、中心切割、放大技術(shù)與非線性效用:
在制備色譜中,因為沒有必要達到分析色譜那樣的分離度,可以在一定范圍內(nèi)大大加大進樣的濃度和體積。在做分離的時候,也有一些分析色譜的時候,不能用到的技巧。因為篇幅關(guān)系,不在這里敘述。
(13)柱轉(zhuǎn)換技術(shù):
通過接頭或者閥門,實現(xiàn)柱子的簡單延長,或者比較方便地實現(xiàn)對其中一個(或幾個)組分的精制。
(14)比較新的制備色譜技術(shù):
模擬移動床可以連續(xù)進樣,并可以利用邊緣切割效用,而且采用了柱切換技術(shù),能更好的利用溶劑和填料,已經(jīng)應(yīng)用于工業(yè)化生產(chǎn)。其理論和技術(shù)也日益完善。
迎頭色譜、超臨界流體色譜、逆流色譜環(huán)形色譜、氣相制備色譜等在科研和工業(yè)生產(chǎn)中也得到了應(yīng)用。