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解密固定相参数

嘉峪检测网        2023-06-16 09:24

本文通过介绍网络数据库,给读者提供一种色谱柱选择的新思路。对于色谱柱固定相各参数,本文给出了详细解释说明,提供了具体应用策略,给广大读者提供了借鉴意义。
药品质量研究阶段,有关物质方法开发是一项极具挑战性的工作。但由于色谱柱选择不当,导致方法开发过程低效费时。如何高效的找到自己所需的色谱柱?2017年,笔者有幸聆听了肖柏明老师的讲座,随后便开始关注色谱柱的选择。本文笔者结合自己的应用,简单介绍一下如何利用固定相参数选择色谱柱。当然,条条大道通罗马,有些情况我们改其他参数也能获得成功。但本文仅讨论如何根据固定相参数选择色谱柱,获得我们想要的结果。
在讨论固定相参数之前,笔者先简单的介绍几个日常工作中常用的色谱网站。
http://www.hplccolumns
http://apps.usp.org/app/USPNF/columns
https://www.acdlabs.com
HPLC Column网站笔者使用频率较高,可以根据不同参数,选择不同的色谱柱。此网站与U.S.Pharmacopeial Convention网站中PQRI Database数据库基本一致,测试方法是Snyder/Dolan法。目前,两组数据库内均有700多款色谱柱,市面常见色谱柱都能查到。ACD/Labs网站色谱柱参数测试方法应该是Euerby法,而U.S. Pharmacopeial Convention中USP Database数据库是采用的美国药典方法。这两个数据库的色谱柱少一些,但鉴于测试模型不同,在筛选色谱柱时可以相互参考。
本文的介绍仅以HPLC Column数据库为例,讨论如何应用这些参数来筛选色谱柱。表1是HPLC Column数据库参数列表的部分节选,笔者仅讨论Fs、H、S*、A、B、C (pH 2.8)、C (pH 7.0)及EB retention factor等参数,其他基本信息就不再讨论。
表1 HPLC Column数据库参数列表(节选)
 
Fs-此参数用来衡量两款色谱柱的相似度。Snyder/Dolan法中,如果Fs≤3,可认为两款色谱柱相互替代。利用这个参数,可以帮助我们查找相似的色谱柱。比如药典方法规定的色谱柱,如果暂时没有,可利用此参数查找替代品。如果方法开发中,某色谱柱无法满足分离要求,此时需要查找与所用色谱柱Fs值差异较大的色谱柱,这样才能提供不同的分离效果。
H/EBretention factorH-疏水性作用力,EB retention factor-乙苯保留因子。H值是所有键合相疏水作用力的综合,包括一些封端基团的疏水性。EB retention factor用于衡量中性物质保留强弱。EB retentionfactor一般与H项对应,H数值大,EB retention factor一般也大,如表1中的Zorbax Bonus RP与EC Nucleosil 100-5 Protect 1色谱柱。但也有不一致的情况,如表1中的Zorbax Bonus RP与HypersilPrism C18 RP色谱柱。造成这种现象的原因可能来自两方面:一方面是由于封端基团所致。这些基团虽然提供了H值,鉴于其接近硅胶球,未与乙苯接触,故未提供保留作用。第二个方面可能是由于乙苯的结构所致。对于键合相较密的固定相,乙苯难以进入,故对其保留有影响。
根据笔者的工作经验,采用EB retention factor这个数值判断保留的强弱要比H值相对准确一些。有关物质方法开发中,时常遇到有关物质保留太强,需要高浓度有机相洗脱。此时可根据EB retention factor选择数值低一些的色谱柱,减弱其保留。如表1所示,Hypersil Prism C18 RP色谱柱的EB retention factor为4.8,EC Nucleosil 100-5 Protect 1色谱柱的EB retention factor为2.7,两者相差约两倍。同比例有机相情况下,EC Nucleosil 100-5 Protect 1对中性物质的保留要弱一些。虽然两款柱子EB retention factor相差约两倍,但这并不表示有机相比例可降低2倍。根据洗脱的3倍原则,有机相比例改变10%,保留因子改变约3倍。而Hypersil Prism C18 RP与EC Nucleosil 100-5 Protect 1两款色谱柱保留因子仅改变约2倍,因此即便更换这两款色谱柱,其有机相比例变化也不会超过10%。这一点,在应用此参数时需要注意。
S*-空间位阻,较大的S值意味固定相键合的比较紧密,这会导致体积较大的溶质分子不容易进入键合相,保留较弱。笔者在实际工作中主要运用此参数进行非对映异构体的分离。比如苯环上不同位置的基团影响溶质分子体积的大小,这时候就可以利用S值选择色谱柱对此类异构体分离。笔者曾遇到苯环上位置异构的两个杂质,在多数色谱柱上均基本重合,无法有效分离。笔者利用S值选择的色谱柱,却基本实现了基线分离。至于S值较大对异构体分离有利还是较小有利,目前笔者几个试验结果证明S值较大对异构体分离有利。但此参数的规律性并不强,后期还需继续研究总结。
A-氢键酸性,此参数代表固定相与碱性物质形成氢键能力。氢键酸性是由于固定相硅醇基引起,因此封端的色谱柱氢键酸性要比不封端的色谱柱氢键酸性要小一些。
B-氢键碱性,此参数代表固定相与酸性物质形成氢键的能力。形成机理并没有较明确的解释,目前主要有两种看法:一是固定相残存的金属离子所致,二是固定相嵌入的极性基团所致。
方法开发中,通过引入参数A或者参数B可改变选择性。表1中所示3款色谱柱均为极性嵌入的色谱柱,其B值均较大,因此容易与酸性物质形成氢键作用力。对于酸性化合物,此3款色谱柱均能提供与常规C18柱完全不同的分离效果。
C (pH 2.8)/ C (pH 7.0)-在pH2.8/7.0条件下的离子交换能力,离子交换能力的大小受流动相pH值及固定相类型影响。C>0表示固定相表面带负电荷,C<0表示固定相表面带正电荷。C值越大表示固定相与碱性物质的作用力越强,但同时也会降低离子化酸性物质的保留时间。
实际工作中,笔者很少利用此参数增强或减弱物质保留,而是利用其改善碱性物质的拖尾。方法开发中,鉴于硅胶本身偏酸性,因此一般首选偏酸性的流动相体系。酸性条件下,很多碱性化合物会出现拖尾,比如季铵盐类药物。此时若想改善峰形,便可利用C (pH 2.8)这个参数。C (pH 2.8)值较大时,色谱峰容易拖尾;而C (pH 2.8)值较小时,色谱峰形较好,但其保留也会相应减弱。同样,在中性条件下,因硅醇基的存在导致的拖尾,可利用C (pH 7.0)进行修正。C (pH 7.0)数值为负时,填料表面携带正电荷,这样可能会掩盖硅醇基位点,避免碱性物质与其发生离子交换,减少拖尾。
以上便是笔者对HPLC Column网站各色谱柱参数的功能介绍,鉴于笔者能力所限,难免有不当之处,敬请各位读者批评指正。另外,利用这些参数还可以帮助我们合理配置实验室的色谱柱,避免功能类似的色谱柱,增加选择性互补的色谱柱,让广大色谱工作者在方法开发时更加得心应手。
 
参考文献:
 
《现代液相色谱技术导论》
 
《The hydrophobic-subtraction model of reversed-phasecolumn selectivity》
 
《Column Selection for HPLC Method Development》
 
《A Simple and Interactive Column Classification forReversed-Phase Liquid Chromatography》
 
《Evaluation of Retention and Selectivity Using BiphenylStationary Phases》
 
《Avoiding Reversed-Phase Chromatography Problems ThroughInformed Method Development Practices: Choosing the Stationary-Phase Chemistry》
 
 

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