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【瑞士步琦】【應(yīng)用】使用C-815提高純化效率,減少溶劑成本

【瑞士步琦】【應(yīng)用】使用C-815提高純化效率,減少溶劑成本
步琦  2024-12-02  |  閱讀:188
2.png

使用 C-815 提高純化效率

減少溶劑成本

Pure 應(yīng)用



1



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(shù)。將重力法過渡到自動 Flash 色譜法大大提高了進(jìn)樣量,減少了運(yùn)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(shù)與基于分離兩種染料的 Pure C-815 Flash 系統(tǒng)的 Flash 法進(jìn)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(yùn)行能純化更多的樣品。


2



設(shè)備、試劑和材料

設(shè)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

  • 蘇丹紅 G

  • 硅膠(50μm)

  • 己烷

  • 乙酸乙酯

  • 二氯甲烷(DCM)


3



實(shí)驗(yàn)流程

樣品:

分別取 25mg 蘇丹黃和蘇丹紅,溶解在 50mL 二氯甲烷中。對于 實(shí)驗(yàn)3 和 實(shí)驗(yàn)4,將 25mg 蘇丹黃和 25mg 蘇丹紅溶于 50mL 己烷/乙酸乙酯 7:3 V/V 中。


分離:

用相同質(zhì)量的硅膠(12g 作為固定相)填充玻璃柱和預(yù)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(xì)信息見 表1)。使用 Pure Navigator? 軟件計算的己烷/乙酸乙酯進(jìn)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(jìn)行分離實(shí)驗(yàn)來確定可以最大分離的,并觀察兩種染料是否充分分離。


4



實(shí)驗(yàn)結(jié)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)。


3.png

 圖1:用重力柱色譜法(左)和 Flash 色譜法(右)分離蘇丹黃和蘇丹紅 G 染料


預(yù)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(guān)。


將流動相改為己烷和乙酸乙酯,采用線性梯度進(jìn)一步優(yōu)化了分離效果。在這些實(shí)驗(yàn)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(jìn)樣能力和純度。


 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(jìn)一步修改了上樣量、預(yù)填充柱類型、溶劑系統(tǒng)和溶劑體積,以調(diào)整閃蒸色譜法的性能,并建立溶劑使用和成本的估計。實(shí)驗(yàn)參數(shù)、實(shí)驗(yàn)時間、實(shí)驗(yàn)結(jié)果見 表1


_

實(shí)驗(yàn)1

實(shí)驗(yàn)2

實(shí)驗(yàn)3

實(shí)驗(yàn)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(jìn)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(yùn)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(fù)使用性

困難

NA

NA

NA

重現(xiàn)性

取決于操作

分離度

較差

適中

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(shí)驗(yàn)2)和梯度洗脫(己烷/乙酸乙酯,實(shí)驗(yàn)3)。切換到梯度模式有助于增加樣品的進(jìn)樣量(從 0.5mL 到 1mL)和分離效率(見 圖3 和 圖4)。


最好的結(jié)果可以通過使用高性能 FlashPure Select 硅膠色譜柱 (實(shí)驗(yàn)4)來實(shí)現(xiàn),即使在高 4 倍的進(jìn)樣量的情況下(見 圖5),也能提供更好的分辨率,比 實(shí)驗(yàn)1提高 62.5%。


 3. 使用 FlashPure EcoFlex 硅膠色譜柱和二氯甲烷流動相進(jìn)行等度洗脫(實(shí)驗(yàn)2)的色譜圖


 4. 梯度運(yùn)行的色譜圖(實(shí)驗(yàn)3)使用 FlashPure EcoFlex 硅膠色譜柱,帶有己烷和乙酸乙酯梯度流動相


 5. 優(yōu)化方法(實(shí)驗(yàn)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(yùn)行成本(對美國而言)是根據(jù) 實(shí)驗(yàn)1實(shí)驗(yàn)4 的實(shí)驗(yàn)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(wù)費(fèi)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(jìn)樣量的染料混合物所需的成本和時間。


 7. 敞口玻璃柱(藍(lán)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(yùn)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(yùn)營成本:包括溶劑成本

實(shí)驗(yàn)員薪資(每小時)

$23

運(yùn)行時長(小時)

$0.57

實(shí)驗(yàn)消耗(每次實(shí)驗(yàn))

$13

耗材(每次實(shí)驗(yàn))

$36.92

合計(每次實(shí)驗(yàn))

$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(yùn)營成本:包括溶劑成本

實(shí)驗(yàn)員薪資(每小時)

$23

運(yùn)行時長(小時)

$0.13

實(shí)驗(yàn)消耗(每次實(shí)驗(yàn))

$3

耗材(每次實(shí)驗(yàn))

$15.36

合計(每次實(shí)驗(yàn))

$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(diǎn)大約是 754 次。如果實(shí)驗(yàn)室通常每天進(jìn)行兩次重力純化,并使用 Flash 色譜法切換到每天兩次運(yùn)行,則投資回報率將在 377 個工作日內(nèi)達(dá)到。然而,如果實(shí)驗(yàn)室每天進(jìn)行更多的 5-10 次 Flash 純化,則盈虧平衡點(diǎn)將在 75 至 150 個工作日之間發(fā)生。


5



結(jié)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(guān)的操作風(fēng)險,并提高了所得餾分的純度。通過使用 Pure Navigator? 產(chǎn)生適當(dāng)?shù)亩軇┨荻?,進(jìn)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(jìn)樣能力,更高的產(chǎn)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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