黃銳、徐波
應用研發中心
介紹
離子交換層析(IEC)是一種常用於分離和純化溶液中以離子形式存在的化合物的色譜方法。根據可交換離子電荷狀態的不同,IEC可分為陽離子交換層析和陰離子交換層析兩種。在陽離子交換層析中,酸性基團鍵結到分離介質的表面。例如,磺酸(-SO3H)是強陽離子交換(SCX)中常用的基團,它可以解離H+,帶負電的基團-SO3-可以吸附溶液中的其他陽離子。在陰離子交換層析中,鹼性基團鍵結到分離介質的表面。例如,季胺(-NR3OH,其中R為烴基)通常用於強陰離子交換(SAX),解離出OH-,帶正電的基團-N+R3可以吸附溶液中的其他陰離子,產生陰離子交換效應。
在天然產物中,黃酮類化合物因其在預防和治療心血管疾病方面的作用而引起了研究人員的關注。由於類黃酮分子由於酚羥基的存在而呈酸性,因此除了傳統的正相或反相層析法之外,離子交換層析法是分離和純化這些酸性化合物的另一種選擇。在快速層析中,離子交換常用的分離介質是矽膠基質,其表面鍵結有離子交換基團。快速層析中最常用的離子交換模式是SCX(通常是磺酸基)和SAX(通常是季胺基)。三泰科技先前發布的題為「SepaFlash強陽離子交換層析管在鹼性化合物純化中的應用」的應用簡報中,採用SCX色譜管柱進行鹼性化合物的純化。本文以中性和酸性標準品的混合物為樣品,探討SAX柱在酸性化合物純化上的應用。
實驗部分
圖1.固定相鍵結到SAX分離介質表面的示意圖。
在這篇文章中,使用了預裝季胺鍵合矽膠的 SAX 色譜管柱(如圖 1 所示)。使用色酮和2,4-二羥基苯甲酸的混合物作為待純化的樣品(如圖2所示)。將混合物溶解在甲醇中並透過注射器加載到快速柱上。閃蒸純化的實驗裝置列於表1。
圖 2. 樣品混合物中兩種成分的化學結構。
樂器 | SepaBean™ 機器 T | |||||
墨水匣 | 4 g SepaFlash 標準系列閃蒸柱(不規則矽膠,40 - 63 μm,60 Å,訂單編號:S-5101-0004) | 4 g SepaFlash Bonded 系列 SAX 閃蒸柱(不規則矽膠,40 - 63 μm,60 Å,訂單編號:SW-5001-004-IR) | ||||
波長 | 254 nm(檢測)、280 nm(監測) | |||||
流動相 | 溶劑A:正己烷 | |||||
溶劑B:乙酸乙酯 | ||||||
流量 | 30毫升/分鐘 | 20毫升/分鐘 | ||||
樣品裝載 | 20mg(A成分和B成分的混合物) | |||||
坡度 | 時間(CV) | 溶劑B(%) | 時間(CV) | 溶劑B(%) | ||
0 | 0 | 0 | 0 | |||
1.7 | 12 | 14 | 100 | |||
3.7 | 12 | / | / | |||
16 | 100 | / | / | |||
18 | 100 | / | / |
結果與討論
首先,透過預裝普通二氧化矽的正相快速管柱分離樣品混合物。如圖3所示,樣品中的兩種成分相繼從管柱中洗脫出來。接下來,使用 SAX 快速柱純化樣品。如圖 4 所示,酸性組分 B 完全保留在 SAX 柱上。中性組分A隨著流動相的洗脫逐漸從柱中洗脫出來。
圖 3. 常規正相小柱上樣品的快速層析圖。
圖 4. SAX 小柱上樣品的快速層析圖。
比較圖 3 和圖 4,組成 A 在兩個不同的快閃記憶體盒上具有不一致的峰形。為了確認洗脫峰是否與組件相對應,我們可以利用SepaBean™機器控制軟體內建的全波長掃描功能。開啟兩次分離的實驗數據,將色譜圖中時間軸(CV)上的指示線拖至A組分對應的洗脫峰的最高點和第二高點,即為這兩個組分的全波長譜點將自動顯示在色譜圖下方(如圖 5 和圖 6 所示)。比較兩次分離的全波長光譜數據,兩次實驗中組分A的吸收光譜一致。由於A組分在兩種不同的閃蒸柱上峰形不一致,推測A組分中存在特定雜質,在正相柱和SAX柱上的保留不同。因此,這兩個閃蒸柱上組分 A 和雜質的洗脫順序不同,導致色譜圖上的峰形不一致。
圖 5. 正相柱分離組分 A 和雜質的全波長譜。
圖 6. SAX 管柱分離的組分 A 和雜質的全波長光譜。
如果要收集的目標產物是中性組分A,則上樣後直接使用SAX小柱進行洗脫即可輕鬆完成純化任務。另一方面,如果要收集的目標產物是酸性組分B,只需在實驗步驟上稍加調整即可採用捕獲-釋放方式:當樣品裝載在SAX小柱上時,中性組分A用正相有機溶劑完全洗脫後,將流動相改為含5%乙酸的甲醇溶液。流動相中的乙酸根離子將與組分B競爭與SAX小柱固定相上的季胺離子基團結合,從而將組分B從小柱上洗脫下來,得到目標產物。離子交換模式分離樣品的層析圖如圖7所示。
圖 7. 在 SAX 管柱上以離子交換模式洗脫的組分 B 的快速層析圖。
總之,SAX 柱與正相柱結合使用不同的純化策略可以快速純化酸性或中性樣品。此外,借助SepaBean™機器控制軟體內建的全波長掃描功能,可以輕鬆比較和確認洗脫組分的特徵吸收光譜,幫助研究人員快速確定洗脫組分的組成和純度,從而提高洗脫組分的純度。工作效率。
項目編號 | 柱尺寸 | 流量 (毫升/分鐘) | 最大壓力 (磅/平方英吋/巴) |
SW-5001-004-IR | 5.9克 | 10-20日 | 400/27.5 |
SW-5001-012-IR | 23克 | 15-30日 | 400/27.5 |
SW-5001-025-IR | 38克 | 15-30日 | 400/27.5 |
SW-5001-040-IR | 55克 | 20-40 | 400/27.5 |
SW-5001-080-IR | 122克 | 30-60 | 350/24.0 |
SW-5001-120-IR | 180克 | 40-80 | 300/20.7 |
SW-5001-220-IR | 340克 | 50-100 | 300/20.7 |
SW-5001-330-IR | 475克 | 50-100 | 250/17.2
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表 2. SepaFlash Bonded 系列 SAX 隨身碟。填料:超純不規則 SAX 鍵結二氧化矽,40 - 63 μm,60 Å。
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發佈時間:2018年11月9日