CN101620211A - 制备液相色谱仪系统和使用该系统的制备分离/提纯方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种制备液相色谱仪系统和使用该系统的制备分离/提纯方法，从采样溶液中提取目标成分并获得相等地分成等份的粉末形态的成分。峰检测器12检测色谱图上目标成分峰的起始点，其中所述色谱图是根据检测器5所产生的检测信号而生成的。然后，控制器14立即改变阀6以使洗脱液将流向阱柱7a。峰面积处理器13实时计算目标成分的峰面积。当所述计算的面积超过阈值时，控制器14改变阀6以使洗脱液将流向下一个阱柱7b。因此，依次选择阱柱7a至7d以将峰划分成一个或更多个具有相同面积的部分，从而使洗脱液中的目标成分将依次被阱柱7a至7d捕获。接下来，从每个阱柱中洗脱出目标成分，然后对溶剂进行汽化以得到目标成分的粉末。

Description

制备液相色谱仪系统和使用该系统的制备分离/提纯方法

技术领域

本发明涉及一种制备液相色谱仪(LC)系统，包括用于对液相色谱仪柱所分离的采样成分进行捕获的多个阱柱，本发明还涉及一种使用该系统的制备分离/提纯方法。

背景技术

例如，包括液相色谱仪的制备分离/提纯系统在制药工业中用于收集各种化学合成化合物的采样，以便将这些采样存入库中或对这些采样进行更详细的分析。在编号为H02-122260、2003-149217的日本未审专利申请以及其它文件中公开了制备分离/提纯系统的传统示例。

在这些传统设备中，利用液相色谱仪来暂时分离采样溶液中的目标成分(化合物)。然后，分离出的目标成分被分别引入不同的阱柱中并在那里被暂时捕获。随后，向每个阱柱提供溶剂，以迅速地从该阱柱中洗脱出该成分并将该成分收集在容器中。因此，将多种溶液(每种溶液含有一种高浓度的目标成分)分别收集在多个容器中。随后对这些单独收集的溶液进行汽化和干燥处理，以除去溶剂并收集固态形式的目标成分。汽化和干燥处理通常包括对所收集的溶液进行加热或在真空下对其进行离心处理。

在这个制备分离/提纯过程中，有时需要将采样溶液中含有的相对大量的成分精确地分成等份并以小固体而不是以单个块的形式来收集。这一要求是无法通过以下方式得到满足的：例如，在含有目标成分的洗脱液的制备分离过程中将洗脱液分成等量；必要的是控制每等份洗脱液的量从而使每等份都包含相同量的目标成分。

日本专利No.3864876公开了一种制备LC系统，其被设计成将洗脱液分到多个容器中，使得每个单独的采样包含相同量的目标成分。这种制备LC系统对色谱图上出现的峰高进行监控并控制采样操作，使得要收集在容器中的洗脱液的量将会针对更高的峰而降低。如果峰的形状比较正常和清楚，则根据峰高来控制等份洗脱液的量是可行的，但如果峰形状不规则并且变形，则不会产生好的结果。例如，如果峰顶端前方的曲线不是单调递增的或峰顶端后方的曲线不是单调递减的，则单独采样的溶液中目标成分的量很可能显著分散。

日本专利No.3864876中描述的制备分离设备使用试管或类似的容器来收集采样。在这种情况下，如果采样具有低浓度的目标成分，则有必要在容器中收集大量的洗脱液，这有可能造成洗脱液超过容器的容量并溢出。

考虑到前述问题提出本发明。本发明的第一个目的是提供一种制备LC系统，该制备LC系统能够更精确地将目标成分分成等份而与峰形状如何无关，即使目标成分浓度很低也不会造成洗脱液的溢出或其它问题。本发明的第二个目的是提供一种制备分离/提纯方法，该方法能够精确地将采样溶液中的目标成分分成等份并以固态形式收集它们。

发明内容

为了实现这些目的，本发明提供了一种制备液相色谱仪系统，具有具有液相色谱仪、多个用于捕获洗脱液所含成分的阱柱、以及用于切换通道以使洗脱液选择性的提供给一个阱柱的通道选择器，其中所述液相色谱仪包括用于将成分从采样中分离的分离柱和用于对来自于分离柱的洗脱液中所含有的成分进行检测的检测器。该系统还包括：

a)色谱图生成器，用于基于检测器所产生的检测信号在采样的色谱分析期间生成色谱图；

b)峰面积计算器，用于对出现在色谱图中的目标成分的峰的面积值进行实时计算，所述计算从控制器切换通道时的时间点开始；以及

c)控制器，用于控制通道选择器，使得每当峰面积计算器计算的面积值达到预定值时，来自柱的洗脱液的目的地从一个阱柱改变到另一个阱柱。

在根据本发明的制备液相色谱仪系统的优选模型中，该系统还包括：输入部分，用于设定要在每个阱柱中捕获的目标成分的量，控制器基于通过输入部分而设定的量来确定用于对峰面积计算器计算出的面积值作出确定的参考值。

本发明还提供了一种使用根据本发明的制备液相色谱仪系统的制备分离/提纯方法。该方法包括：

分离过程，其中利用制备液相色谱仪系统在每个阱柱中捕获目标成分；

洗脱过程，其中为每个阱柱供给溶剂以洗脱在阱柱中捕获的目标成分；以及

收集过程，其中对来自阱柱的洗脱液中所含有的溶剂进行汽化，以针对每个阱柱收集固态形式的目标成分。

根据本发明的制备液相色谱仪系统依照峰面积计算器计算的目标成分的峰面积而不是根据峰高来控制向阱柱的洗脱液供给。峰面积准确地反映了洗脱液中含有的目标成分的量。因此，根据本发明的制备液相色谱仪系统可以精确地使要在每个阱柱中收集的目标成分的量均等。

在将洗脱液供给至阱柱时，洗脱液中含有的目标成分被例如阱柱中的填充材料所捕获。在从而去除了目标成分之后，洗脱液通过阱柱，以便最后被排出。与使用容器来收集洗脱液的常规系统相比，本发明系统的优点在于，即向单个阱柱供给大量洗脱液，洗脱液的溢出问题也不会发生(洗脱液通常以恒定速度供给，因此需要长的供给时间)。因此，根据本发明的制备液相色谱仪系统可以在每个阱柱中精确地捕获预期量的目标成分，而不考虑采样中目标成分的浓度。

根据本发明的制备分离/提纯方法提供了一种获得固态形式的等量目标成分的简单方式，从而使得容易准备含有等量特定成分的药品、试剂或类似产品。

附图说明

图1是根据本发明一个实施例的制备LC系统的结构示意图。

图2是示出了利用本实施例的制备LC系统进行制备分离的控制和操作过程的流程图。

图3是示出了在本实施例的制备LC系统中制备分离成分的波形图。

图4是示出了利用本实施例的制备LC系统对目标成分进行分离和提纯的步骤的流程图。

具体实施方式

以下将参照附图描述制备LC系统(是本发明的实施例)和使用该系统的制备分离/提纯方法。

首先，沿着图4的流程图描述利用本实施例的制备LC系统对目标成分进行制备分离和提纯的过程。

在初始步骤中，利用液相色谱仪将含有杂质和目标成分的采样分成成分。然后将目标成分分成各具有相同指定量的等份，利用阱柱来分别捕获这些等份(步骤S20)。这种分离目标成分的过程使用随后要描述的制备LC系统。在下一步骤中，通过向阱柱中提供溶剂来洗脱每个阱柱中捕获的目标成分(步骤S21)。在这个步骤中，可以通过使用高洗脱能力的溶剂在短时间内(即，以少量溶剂)，将阱柱中捕获的目标成分完全洗脱。

然后，加热所收集的洗脱液以加速溶剂的汽化，并收集目标成分的干燥粉末(步骤S22)。洗脱液中目标成分较高的浓度会减少溶剂汽化时间并由此提高处理效率。由于在步骤S20中以指定的量将目标成分分别收集在每个阱柱中，所以在步骤S22中获得的目标成分将会是等份的形式，其中每个等份具有指定的量。

图1是根据本实施例的制备LC系统的结构示意图。在该制备LC系统中，利用液体供给泵2将流动相容器1中含有的流动相吸出，并通过注射器3以恒定流速将所述流动相馈送至分离柱4中。在注射器3处将采样注入流动相中时，流动相将采样带入分离柱4中。当采样通过柱4时，采样中的成分以暂时分离的形态被洗脱。例如，如果采样包含杂质成分和目标成分，则当通过柱4时目标成分将会与其它分离，可以利用在洗脱液中的不同保留时间来检测每个成分。

检测器5是例如紫外-可见光分光光度计，并产生与来自于分离柱4的洗脱液中所包含的成分相对应的检测信号。在通过检测器5之后，洗脱液经由通道选择阀6被全部或部分地提供给多个阱柱(在该实施例中为4个阱柱7a到7d)之一或排水通道8，最终到达排放口9。阱柱7a-7d中的每一个都被填充了材料以捕获目标成分。在该实施例中阱柱的数量是4，但不限于该数量。

利用A/D切换器16以预定的采样时间间隔ST将检测器5产生的模拟检测信号转换成数字值，并将该数字值馈送至处理/控制单元10。处理/控制单元10执行数据处理(随后描述)并根据数据处理结果来控制切换通道选择阀6的操作。该单元10包括不同功能块，这些功能块包括色谱图生成器11、峰检测器12、峰面积处理器13以及阀切换控制器14。就硬件配置而言，可以使用通用个人计算机(PC)作为主要部件来构造处理/控制单元10。在这种情况下，可以通过在PC上执行专用的控制/处理软件程序来实现上述操作过程。此外，具有键盘、指示装置(例如鼠标)等的操作单元15连接至处理/控制单元10。利用这个操作单元15，用户可以为制备分离设定各种条件。

在下文中参照附图2的流程图和附图3的波形图来描述根据本实施例的制备LC系统的特征操作。以下描述假定对采样中含有的已知种类的目标成分进行分离的情况。

在开始分析之前，用户(即，负责分析的人)通过操作单元15来设定制备分离条件。例如，这些条件包括：在每个阱柱中要收集的目标成分的量、目标成分的近似保留时间、以及峰检测条件。通常有两种峰检测方法：在一种方法中，色谱图上信号电平大于指定阈值LEV的部分被认为是峰。在另一种方法中，通过检测色谱图曲线的正切线斜率超过预定值的点来确定峰的开始，通过检测该曲线的负切线斜率在通过一个预定瞬时较大值之后达到预定小值的点来确定该峰的结束。这两种峰检测方法可以独立使用或结合使用。以下描述假定通过简单地根据阈值LEV检验信号电平来检测峰。当然，峰检测方法不局限于这一个。如果目标成分地保留时间是未知的，则优选地通过制备分析等预先确定近似保留时间。

在处理/控制单元10中，峰检测器12存储峰检测条件、保留时间以及其它已经设定的信息单元。峰面积处理器13设定与指定的成分量相对应的面积值(接下来将描述)的阈值ACth，并存储该阈值。正如之前阐明的，当采样被注入由液体供给泵2供给的流动相中并开始分析时，峰面积处理器13重新设定要在后续计算中使用地面积值AC(步骤S1)。在开始分析之前，阀切换控制器14设定通道选择阀6以使流经检测器5的洗脱液将流入排水通道8。

在分析开始的同时，色谱图生成器11开始基于从检测器5接收的检测信号生成色谱图(步骤S2)。由此，实时获得图3(a)所示的色谱图。峰检测器12读取色谱图的信号电平LIN(步骤S3)以确定当前点是否是目标成分的峰的起始点(步骤S4)。正如已经阐述过的，这种峰起始点的确定是通过将信号电平LIN与阈值LEV比较来完成的。根据预先设定的近似保留时间来确定检测到的峰是否是目标成分的峰。

如果已经确定当前点不是目标成分的峰的起始点，则峰检测器12确定当前点是否是目标成分的峰的结尾点(步骤S5)。这种峰结尾点的确定同样是通过将信号电平LIN与阈值LEV比较来完成的。如果已经确定当前点既不是目标成分的峰的起始点也不是目标成分的峰的结尾点，则峰检测器12确定是否目前正在检测峰，即，当前点是否在从峰的起始点到结尾点的阶段内(步骤S6)。如果从步骤S4到S6的确定结果全部为“否”，则意味着当前点不在与目标成分的峰相应的阶段内。相应地，峰检测器12等待指定的采样时间ST(步骤S13)，然后确定否完成了分析(步骤S14)。如果分析还没有完成，则操作返回到步骤S2。

如图3(a)所示，即使已经在色谱图中找到峰，如果没有确定这个峰是目标成分的峰而是确定为杂质的峰，则操作继续从S4至S6到S13。因此，通过了检测器5的洗脱液流经通道选择阀6进入排水通道8，并从排放口9排放出。

当从分离柱4洗脱的采样中的目标成分到达检测器5时，目标成分的峰开始出现，如图3(a)和3(b)所示。然后，峰检测器12确定这是目标成分的起始点，阀切换控制器14改变通道选择阀6以使洗脱液流向预先指定的阱柱，例如，第一阱柱7a(步骤S7)。因此，洗脱液流入阱柱7a，并且洗脱液中的目标成分被阱柱7a内填充的材料所捕获。在因此去除了目标成分之后，将洗脱液从排放口9排放。

在确定了当前点是峰的起始点之后，峰检测器12等待采样时间ST并返回到步骤S2。随后，在步骤S6中，峰检测器12确定目前正在检测峰。然后，峰面积处理器13通过将信号电平LIN与采样时间ST相乘并将乘积值与之前的面积值AC相加，来计算出新的面积值AC(步骤S9)。这意味着这个计算出的值表示自从上次重新设定的面积值AC开始累积的峰面积。随后，峰面积处理器13确定新面积值AC是否大于最初设定的阈值ACth(步骤S10)。如果新数值不大于阈值，则操作继续进行步骤S13。因而，峰面积处理器13重复一系列步骤S2到S6、S9、S10、S13和S14，直到面积值AC超过阈值ACth为止，然后在面积值AC超过阈值ACth时重新设定该面积值AC(步骤S11)。同时，阀切换控制器14改变通道选择阀6以使洗脱液的目的地切换到下一个阱柱，例如，从第一阱柱7a切换到第二阱柱7b(步骤S12)。

在洗脱液目的地改变到新的阱柱中之后，紧接着，峰检测器12等待采样时间ST并返回到步骤S2。然后，在步骤S6中，其再一次确定目前正在检测峰。这次，由于之前刚刚重新设定了面积值AC，所以操作继续步骤S9，S10和S13，从而重复一系列步骤S2到S6、S9、S10、S13和S14，直到在步骤10确定面积值AC超过阈值ACth为止。当由峰检测器12确定达到了目标成分的峰的结尾点时，操作从步骤S5进行到S8，在步骤S8中切换通道选择阀6以使洗脱液将流入排水通道8。如果只有一种目标成分，则可以在目标成分完全洗脱之后的任意时刻完成分析。如果有两种或更多种目标成分，则系统可以返回到步骤S2，以重复与前述相同的处理和控制操作。

在前述处理和操作过程中，当检测到一种目标成分时，每当峰的面积值AC超过阈值ACth洗脱液的目的地就从一个阱柱变化到下一个阱柱。也就是说，如图3(b)所示，在色谱图上目标成分的峰中，与a、b和c所表示的、面积相同的区域相对应的洗脱液部分，分别被送往第一、第二和第三阱柱7a、7b和7c，并且每部分洗脱液中含有的目标成分被每个阱柱7a至7c中的填充材料所捕获。由于上述面积与目标成分的量相对应，因此每个阱柱7a至7c将捕获相同量的目标成分。然而，第四阱柱7d可能包含比其它阱柱7a至7c更少量的目标成分，其中当确定达到了峰的结尾点时仍然向第四阱柱7d供给洗脱液。考虑到该可能性，优选地提供可视信息等，以将第四阱柱7d捕获的目标成分的量可能小于所需的量的这种可能性告知用户。

在之前的实施例中，在三个阱柱7a-7c当中的每一个中捕获了相同量的目标成分。通过在步骤S21和S22中对阱柱进行目标成分的洗脱和溶剂的汽化，有可能获得被分成等份的目标成分。

阱柱通常具有捕获成分的最大容量。在阱柱中后捕获了最大量的成分之后，如果又供给了含有相同成分的洗脱液，则该成分不会再被捕获而是简单地流走。为了避免这种浪费，必须优选地将该系统设计为使(在制备分离条件下设定的)要在每个阱柱中捕获的成分的量限制在等于或低于阱柱的最大捕获容量。

使用阱柱选择性地仅捕获目标成分的系统优于对含有目标成分的洗脱液进行分离并将其收集在试管或类似容器中的系统。也就是说，如果采样具有低浓度的目标成分，则必须使用大量洗脱液来收集相同量的目标成分。在将洗脱液收集在容器中的情况下，如果提供了意外大量的洗脱液，则洗脱液可能会从容器溢出，妨碍指定量目标成分的收集。相反，在通过阱柱提供洗脱液以仅收集目标成分的情况下，被阱柱从中去除了该成分的溶液将完全排出，使得即使提供大量洗脱液也不会出现问题。

前述实施例仅仅是本发明示例，在本发明精神内适当地作出的任何变化、修改或补充将自然落入本专利申请的权利要求的范围之内。

Claims (7)

1.一种制备液相色谱仪系统，具有液相色谱仪，用于捕获洗脱液中所含成分的多个阱柱，以及用于切换通道以使洗脱液选择性地被提供给阱柱之一的通道选择器，其中所述液相色谱仪包括用于从分离采样中分离出成分的柱以及用于对来自于分离柱的洗脱液中所含有的成分进行检测的检测器，该制备液相色谱仪系统包括：

a)色谱图生成器，用于基于检测器所产生的检测信号在采样的色谱分析期间生成色谱图；

b)峰面积计算器，用于对出现在色谱图中的目标成分的峰的面积值进行实时计算，所述计算从控制器切换通道时的时间点开始；以及

c)控制器，用于控制通道选择器，使得每当峰面积计算器计算的面积达到预定值时，来自柱的洗脱液的目的地从一个阱柱改变到另一个阱柱。

2.如权利要求1所述的制备液相色谱仪系统，还包括用于设定制备分离条件的输入部分，所述制备分离条件至少包括要在每个阱柱中捕获的目标成分的量，其中控制器基于通过输入部分而设定的量来确定用于对峰面积计算器计算出的面积值作出确定的参考值。

3.如权利要求2所述的制备液相色谱仪系统，其中，所述制备分离条件包括目标成分的近似保留时间。

4.如权利要求2所述的制备液相色谱仪系统，其中，所述制备分离条件包括峰检测条件。

5.如权利要求4所述的制备液相色谱仪系统，其中，所述峰检测条件包括用于参考以对色谱图上的峰进行检测的阈值电平。

6.如权利要求1所述的制备液相色谱仪系统，还包括：通知部分，用于将在一个或更多个阱柱中捕获的目标成分的量可能低于所需量的可能性告知用户。

7.一种使用如权利要求1或2所述的制备液相色谱仪系统的制备分离/提纯方法，包括：

分离过程，其中利用制备液相色谱仪系统在每个阱柱中捕获目标成分；

洗脱过程，其中为每个阱柱供给溶剂以洗脱在阱柱中捕获的目标成分；以及

收集过程，其中对来自阱柱的洗脱液中所含有的溶剂进行汽化，以针对每个阱柱收集固态形式的目标成分。

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