CN104606921B - 一种双柱循环制备高效液相色谱仪及用于制备分离纯化的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双柱循环制备高效液相色谱仪及用于制备分离纯化的方法，双柱循环制备高效液相色谱仪由储液器M、高压泵P、进样器S、色谱柱C1和C2、流路切换阀F1-F8、检测器D1和D2、收集切换阀S1和S2、三通切换阀T、液路管线等组成。本发明的突出效果是：1.待分离混合组分仅在两色谱柱内进行循环分离，不需要经过高压泵循环，色谱峰展宽轻，分离效率高，分离效果好。2.系统能够对已达到纯度要求的组分通过收集切换阀切割抽出，克服了峰展宽重叠现象，进样量大，分离效率高，成本低。

Description

一种双柱循环制备高效液相色谱仪及用于制备分离纯化的方法

技术领域

本发明涉及一种双柱循环制备高效液相色谱仪及用于制备分离纯化的方法，属于仪器设备制造技术领域，是一种高效液相色谱分离纯化装置。

背景技术

通常的制备高效液相色谱仪由储液器、高压泵、进样器、色谱柱、检测器、记录仪等组成，储液器中的洗脱液由高压泵输送，储液器中的洗脱液经高压泵输送经过进样器，载带进样器中的样品进入色谱柱进行分离，被分离组分依次从色谱柱流出进入检测器，根据检测器信号在柱后收集相应组分。目前，高效液相色谱已发展成为在化学、生命科学制药等领域广泛应用的重要分离技术。在进行样品分离时，增加柱长能够获得更好的分离效果，但柱长的增加会增加系统阻力，增加反压，因而，柱长的增加会受到一定的限制。另外，在进行样品分离时，需要使用大量的洗脱液，这也使得分离成本增加。

申请公布号CN103157295A（申请号2013100876904）的中国专利文献公开了一种双柱循环色谱系统，包括第一洗脱泵、第二洗脱泵和入样泵，使被分离组分通过在双柱内多次循环实现分离。但其洗脱液没有循环使用，需要使用大量的洗脱液。另外，其操作过程中需要第一洗脱泵、第二洗脱泵和入样泵与多个六位三通阀、一通六位阀组合使用，操作步骤多达十四步，非常复杂。

发明内容

为解决通常的制备高效液相色谱仪所存在的上述缺陷，本发明提供了一种双柱循环制备高效液相色谱仪，通过阀的开关切换，使得待分离混合组分不流经高压泵而仅在两个色谱柱内循环分离，已分离开的部分通过阀的开关切换切割收集，不含被分离组分的洗脱液回到储液器中循环使用。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种双柱循环制备高效液相色谱仪及用于制备分离纯化的方法，双柱循环制备高效液相色谱仪由储液器M、高压泵P、进样器S、色谱柱C1和C2、流路切换阀F1-F8、检测器D1和D2、收集切换阀S1和S2、三通切换阀T、液路管线等组成。

各部件间的连接关系是：流路切换阀F1和F2通过三通与M→P→S→管路连接，F1和F3通过三通与色谱柱C1连接，F2和F4通过三通与色谱柱C2连接，F3和F4通过三通、四通与集切换阀S1、S2和检测器D1出口相连，F5和F7通过三通与色谱柱C1连接，F6和F8通过三通与色谱柱C2连接，F5和F6通过三通与流通检测器D1的进口相连，F7和F8通过三通与流通检测器D2的进口相连，检测器D2的出口接一个三通阀T，三通阀T的另两端分别接储液器M和废液回收装置。

所述储液器M可以是耐有机溶剂耐腐蚀的玻璃容器或有机材料容器等。

所述高压泵P可以是能提供稳定压力与流速的恒流泵或恒压泵等。

所述进样器S可以是固定容积的进样阀或进样泵等。

所述色谱柱C1和C2可以是玻璃、不锈钢、PEEK等。填装的填料可以为正相色谱填料、反相色谱填料、凝胶填料等，填料的量可以是分析型、半制备型、制备型等。

所述流路切换阀F1-F8可以是截止阀、单向阀、气动或电动针阀等。

所述检测器D1和D2可以是紫外检测器、荧光检测器、示差折光检测器等流通式检测器等。检测器D1的检测池为耐高压检测池。

所述收集切换阀S1和S2可以是换向阀、气动或电动针阀等。也可以用一个多位一通阀代替S1、S2、F3、F4，利用多位一通阀的位置变换，实现流路切换。

所述三通切换阀T是手动三通阀、电动三通阀、气动三通阀等，也可以用截止阀代替。

本发明还提出了所述双柱循环制备高效液相色谱仪的分离纯化方法，储液器M中的洗脱液经高压泵P输送经过进样器S，载带进样器S中的样品经阀F1进入色谱柱C1进行分离，色谱柱C1的流出液经过检测器D1检测，其流出曲线中已达到纯度要求的组分通过收集切换阀S1和S2被切割抽出，组分重叠部分经F4进入色谱柱C2进行下一步的分离，从色谱柱C2流出的不含被分离组分的洗脱液经检测器D2检测后进入储液器M循环使用，此时，各阀的开关状态为：F1、F5、F4、F8开启，F2、F3、F6、F7关闭，洗脱液流动路线为：M→P→S→F1→C1→F5→D1→F4→C2→F8→D2→T→M；

待全部重叠混合部分进入色谱柱C2后，通过流路切换阀组中阀的关闭与开启，改变洗脱液液路，洗脱液先进入色谱柱C2，色谱柱C2的流出液经过检测器D1检测，其流出曲线中已达到纯度要求的组分通过收集切换阀S1和S2被切割抽出，组分重叠部分进入色谱柱C1进行下一步的循环分离，从色谱柱C1流出的不含被分离组分的洗脱液经检测器D2检测后进入储液器循环使用，此时，各阀的开关状态为：F1、F5、F4、F8关闭，F2、F3、F6、F7开启，洗脱液流动路线为：M→P→S→F2→C2→F6→D1→F3→C1→F7→D2→T→M。

具体分离过程为：储液器中的洗脱液经高压泵输送经过进样器，载带进样器中的样品进入色谱柱1进行分离，色谱柱1的流出液经过检测器1检测，其流出曲线中已达到纯度要求的组分通过收集切换阀被切割抽出，组分重叠部分进入色谱柱2进行下一步的分离，从色谱柱2流出的不含被分离组分的洗脱液经检测器2检测后进入储液器循环使用。待全部重叠混合部分进入色谱柱2后，通过流路切换阀组中阀的关闭与开启和切换，改变洗脱液液路，使洗脱液先进入色谱柱2，色谱柱2的流出液经过检测器1检测，其流出曲线中已达到纯度要求的组分通过收集切换阀被切割抽出，组分重叠部分进入色谱柱1进行下一步的循环分离，从色谱柱1流出的不含被分离组分的洗脱液经检测器2检测后进入储液器循环使用。如此反复循环进行分离，在不增加柱长的条件下就可将混合组分分离。本发明一种双柱循环制备高效液相色谱仪分离能力强，能完成普通色谱仪难以完成的分离任务，同时由于洗脱液循环使用，分离成本低。

本发明一种双柱循环制备高效液相色谱仪设计简单，具有超强的分离能力，洗脱液循环使用，所消耗的洗脱液不足普通液相色谱的1/10，实用性极强。

除此之外，本发明的突出效果是：

1.待分离混合组分仅在两色谱柱内进行循环分离，不需要经过高压泵循环，色谱峰展宽轻，分离效率高，分离效果好。

2.系统设有两个检测器，可以保证峰切割和循环分离精确控制，改善分离效果。

3.不含被分离组分的洗脱液完全循环使用，大大减少了洗脱液的消耗，分离成本极低。

4.系统能够对已达到纯度要求的组分通过收集切换阀切割抽出，克服了峰展宽重叠现象，进样量大，分离效率高，成本低。

5.系统设计简单，分离效果好，适用于各类复杂混合物的分离纯化，实用性极强。

附图说明

图1是本发明实施例双柱循环制备高效液相色谱仪的结构示意图。

图2是实施例1检测器1记录输出信号示意图。

图3是实施例2检测器1记录输出信号示意图。

图4是实施例3检测器1记录输出信号示意图。

图5是实施例4检测器1记录输出信号示意图。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明做详细描述，但保护范围不被此限制。

实施例1

如图1所示，一种双柱循环制备高效液相色谱仪及用于制备分离纯化的方法，双柱循环制备高效液相色谱仪由储液器M、高压泵P、进样器S、色谱柱C1和C2、流路切换阀F1-F8、检测器D1和D2、收集切换阀S1和S2、三通切换阀T、液路管线等组成。

储液器M中的洗脱液经高压泵P输送经过进样器S，载带进样器S中的样品经阀F1进入色谱柱C1进行分离，色谱柱C1的流出液经过检测器D1检测，其流出曲线中已达到纯度要求的组分通过收集切换阀S1和S2被切割抽出，组分重叠部分经F4进入色谱柱C2进行下一步的分离，从色谱柱C2流出的不含被分离组分的洗脱液经检测器D2检测后进入储液器M循环使用。此时，各阀的开关状态为：F1、F5、F4、F8开启，F2、F3、F6、F7关闭，洗脱液流动路线为：M→P→S→F1→C1→F5→D1→F4→C2→F8→D2→T→M。

待全部重叠混合部分进入色谱柱C2后，通过流路切换阀组中阀的关闭与开启，改变洗脱液液路，洗脱液先进入色谱柱C2，色谱柱C2的流出液经过检测器D1检测，其流出曲线中已达到纯度要求的组分通过收集切换阀S1和S2被切割抽出，组分重叠部分进入色谱柱C1进行下一步的循环分离，从色谱柱C1流出的不含被分离组分的洗脱液经检测器D2检测后进入储液器循环使用。此时，各阀的开关状态为：F1、F5、F4、F8关闭，F2、F3、F6、F7开启，洗脱液流动路线为：M→P→S→F2→C2→F6→D1→F3→C1→F7→D2→T→M。

如此反复循环进行分离，在不增加柱长的条件下就可将混合组分分离。本发明一种双柱循环制备高效液相色谱仪分离能力强，能完成普通色谱仪难以完成的分离任务，同时由于洗脱液循环使用，分离成本低。

使用本发明一种双柱循环制备高效液相色谱仪，按以上所述连接及操作方式，色谱柱C1和C2用直径25mm，长200mm不锈钢柱，柱中填装纤维素衍生物填料，用正己烷-乙醇体系作为流动相洗脱液，对罗格列酮对映体进行拆分，循环4次可实现对罗格列酮对映体的完全拆分，得到其对映异构体。图2为分离过程中检测器1记录输出信号示意图。分离过程中仅切割组分时消耗洗脱液，其他时间洗脱液均循环使用。

实施例2

按实施方式1所述仪器设计、连接、色谱柱及色谱条件，不切割分离罗格列酮对映体，图3为分离过程中检测器1记录输出信号示意图。循环4次可实现罗格列酮对映体的完全分离，分离过程中不切割样品，在最后分离完全后收集峰组分。由于仅在最后分离完全后收集峰组分时消耗洗脱液，其他时间洗脱液均循环使用，所消耗的洗脱液很少。

实施例3

按实施方式1所述仪器设计、连接及操作方式，进行反相色谱分离：

反相色谱法适宜于分离非极性或中等极性的化合物等，对于难分离的性质相似的非极性或中等极性的化合物成分，可使用本发明一种双柱循环制备高效液相色谱仪，进行有效的分离。按上述连接及操作方式，色谱柱C1和C2用直径25mm，长200mm不锈钢柱，柱中填装10mm反相C18硅胶填料，用体积比为80：20的甲醇-水混合溶剂为洗脱液，图4为分离过程中检测器1记录输出信号及组分切割示意图，前峰为大豆苷元，后峰染料木素，其流出曲线中已达到纯度要求的组分通过三通切换阀T1被切割抽出。经4次循环后，可实现完全分离。

实施例4

按实施方式1所述仪器设计、连接及操作方式，进行大分子的分离：

使用本发明一种双柱循环制备高效液相色谱仪，按实施方式1所述连接及操作方式，色谱柱C1和C2用直径25mm，长300mm玻璃柱，柱中填装Superdex75凝胶填料，用硫酸铵盐缓冲溶液作为洗脱液，对甘露聚糖酶和内切葡聚糖酶进行分离，分离过程中不切割，循环2次可实现甘露聚糖酶和内切葡聚糖酶的完全分离，完全分离后收集相应的峰组分。图5为分离过程中检测器1记录输出信号示意图。由于仅在收集峰组分时消耗洗脱液，其他时间洗脱液均循环使用，所消耗的洗脱液非常少。

把本发明实施例1-4进行分离时所消耗流动相与进行同样分离的常规色谱法进行了对比，本发明方法进样体积为2ml，常规方法进样体积为0.5ml。有关结果见下表，由表中数据可见，本发明方法进样量大，消耗流动相不足常规色谱法的1/10，这说明本发明分离效率高，分离纯化成本低，实用性强，尤其适用于手性化合物、结构相似化合物、性质相似化合物等难分离物质的分离。

Claims (10)

1.一种双柱循环制备高效液相色谱仪，其特征是，主要由储液器M、高压泵P、进样器S、色谱柱C1和C2、流路切换阀F1-F8、检测器D1和D2、收集切换阀S1和S2、三通切换阀T、液路管线构成；流路切换阀F1和F2通过三通与M→P→S→管路连接，F1和F3通过三通与色谱柱C1连接，F2和F4通过三通与色谱柱C2连接，F3和F4通过三通、四通与集切换阀S1、S2和检测器D1出口相连，F5和F7通过三通与色谱柱C1连接，F6和F8通过三通与色谱柱C2连接，F5和F6通过三通与流通检测器D1的进口相连，F7和F8通过三通与流通检测器D2的进口相连，检测器D2的出口接一个三通切换阀T，三通切换阀T的另两端分别接储液器M和废液回收装置。

2.根据权利要求1所述的双柱循环制备高效液相色谱仪，其特征是，所述储液器M是耐有机溶剂耐腐蚀的玻璃容器或有机材料容器。

3.根据权利要求1所述的双柱循环制备高效液相色谱仪，其特征是，所述高压泵P是能提供稳定压力与流速的恒流泵或恒压泵。

4.根据权利要求1所述的双柱循环制备高效液相色谱仪，其特征是，所述进样器S是固定容积的进样阀或进样泵。

5.根据权利要求1所述的双柱循环制备高效液相色谱仪，其特征是，所述色谱柱C1和C2是玻璃、不锈钢、PEEK；填装的填料为正相色谱填料、反相色谱填料、凝胶填料，填料的量是分析型、半制备型、制备型。

6.根据权利要求1所述的双柱循环制备高效液相色谱仪，其特征是，所述流路切换阀F1-F8是截止阀、单向阀、气动或电动针阀。

7.根据权利要求1所述的双柱循环制备高效液相色谱仪，其特征是，所述检测器D1和D2是紫外检测器、荧光检测器、示差折光检测器等流通式检测器；检测器D1的检测池为耐高压检测池。

8.根据权利要求1所述的双柱循环制备高效液相色谱仪，其特征是，所述收集切换阀S1和S2是换向阀、气动或电动针阀。

9.根据权利要求1所述的双柱循环制备高效液相色谱仪，其特征是，所述三通切换阀T是手动三通阀、电动三通阀、气动三通阀。

10.根据权利要求1所述的双柱循环制备高效液相色谱仪的分离方法，其特征是，储液器M中的洗脱液经高压泵P输送经过进样器S，载带进样器S中的样品经阀F1进入色谱柱C1进行分离，色谱柱C1的流出液经过检测器D1检测，其流出曲线中已达到纯度要求的组分通过收集切换阀S1和S2被切割抽出，组分重叠部分经F4进入色谱柱C2进行下一步的分离，从色谱柱C2流出的不含被分离组分的洗脱液经检测器D2检测后进入储液器M循环使用，此时，各阀的开关状态为：F1、F5、F4、F8开启，F2、F3、F6、F7关闭，洗脱液流动路线为：M→P→S→F1→C1→F5→D1→F4→C2→F8→D2→T→M；

待全部重叠混合部分进入色谱柱C2后，通过流路切换阀组中阀的关闭与开启，改变洗脱液液路，洗脱液先进入色谱柱C2，色谱柱C2的流出液经过检测器D1检测，其流出曲线中已达到纯度要求的组分通过收集切换阀S1和S2被切割抽出，组分重叠部分进入色谱柱C1进行下一步的循环分离，从色谱柱C1流出的不含被分离组分的洗脱液经检测器D2检测后进入储液器循环使用，此时，各阀的开关状态为：F1、F5、F4、F8关闭，F2、F3、F6、F7开启，洗脱液流动路线为：M→P→S→F2→C2→F6→D1→F3→C1→F7→D2→T→M。