CN105749583A - 一种通用制备型二维液相色谱装置及其操作方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种自动二维高效液相制备色谱装置，可以用于实验室规模(<1g)化学标准品的自动纯化。装置包括大流量恒流泵，液体多位阀、高效制备色谱柱、紫外检测器、自制二维液相色谱接口。目标物经第一维色谱分离后在自制二维液相色谱接口装置(9)内去除溶剂，再以第二维色谱流动相溶解后进行第二维分离。本装置可以实现自动溶剂选取；自动流路及色谱柱选取；目标成分自动收集。纯化后的目标化合物溶液将收集在指定的接收位置，经简单旋转蒸发后可得到高纯度标准品。本装置的优点是：1.成本低、结构紧凑重量轻；2.使用简单，自动化程度高；3有一维正相、一维反相、二维分离三种不同的纯化操作模式，适用范围广，溶剂成本低，纯化效果好。

Description

一种通用制备型二维液相色谱装置及其操作方法

技术领域

本发明属于分析化学标准品的精制纯化领域，主要涉及实验室规模(<1g)高纯度分析化学标准品的纯化精制过程，可将低纯度原料精制为高纯度分析标准品。具体来说本发明是一种通用制备型二维液相色谱装置及其操作方法和应用。

背景技术

高纯度的标准品是进行各种定性定量分析的重要物质保障。高效制备色谱当前广泛被使用的一种纯化技术。相对于重结晶等常规纯化方法，高效制备色谱具有分离度好、速度快等优点。为进一步提升液相色谱的分离效力，二维色谱技术成为色谱领域的研究热点，近来分析型二维液相色谱已经出现并取得了良好的应用效果。在此背景下，研制制备型二维液相色谱成为分离纯化技术发展的趋势之一。目前自动化程度较高的制备型二维液相色谱装置在国内外还未见报道。

发明内容

本发明为达到上述改良目标，提供了一种通用制备型液相色谱装置。

该装置包括溶剂瓶a、溶剂瓶b、溶剂瓶c、六通多位阀a、恒流泵、流路选择多位阀、手动六通进样阀b、正相色谱柱,空连接管线、紫外检测器、六通多位阀c、自动样品浓缩池(即自动二维液相接口)、低压计量泵、自动六通进样阀d、定量环a、反相色谱柱；以多位阀为连接组件，以单泵单检测器实现二维色谱功能；(常用液相阀分为两种：进样切换阀(无公共出入)及多位阀(有公共出入)，说明书附图的图1中，V1,V2,V3是六通多位阀，V4及V5是六通进样阀；流路选择多位阀是一种特殊的多位阀产品，它实际将两个带公共出入的普通多位阀组合在一起实现流路选取的功能。。)

六通多位阀a接口①连接溶剂瓶a、接口②连接溶剂瓶b、接口③连接溶剂瓶c；恒流泵入口与六通多位阀a中部的公共出口C1相连，其出口与流路选择多位阀的公共入口C21连接；流路选择多位阀有至少3个不同流路，流路1连接第一维色谱系统，自靠近入口端先后连接手动六通进样阀b、正相色谱柱，再连接出口端，手动六通进样阀b(V5)的接口③⑥连接定量环b，流路3连接第二维色谱系统，自靠近入口端先后连接自动六通进样阀d、反相色谱柱，再连接出口端，自动六通进样阀d的接口③⑥连接定量环a，流路2入口端和出口端之间连接空连接管线；流路选择多位阀公共出口C22与紫外检测器入口连接、紫外检测器出口与六通多位阀c公共入口C3相接；六通多位阀c的接口②、接口④均连接自动样品浓缩池的入口，自动样品浓缩池出口连接低压计量泵入口，低压计量泵出口连接自动六通进样阀d的接口④，六通多位阀c的接口①、⑤对用于废液排出，接口③、⑥用于成分收集,接口②用于自动样品浓缩池收集正相目标成分，接口④用于注入反相溶剂溶解自动样品浓缩池中的样品残渣。

所述低压计量泵压力范围为小于100psi；所述定量环a为10mL定量环；装置中使用的色谱系统的固定相是聚合物材料或硅胶。

本发明提供的通用制备型液相色谱装置的操作方法如下：

手动六通进样阀b的接口③⑥之间连接定量环b，在一维色谱上样状态时，①,②联通③,④联通⑤,⑥联通，从接口④手动上样，样品被注入定量环b，进样状态时①,⑥联通②,③联通④,⑤联通，定量环b中样品被流动相带入色谱柱进行分离；色谱流动相的选择通过六通多位阀a完成；流路选择多位阀的多个不同流路用于不同色谱系统切换时溶剂过渡及置换；自动样品浓缩池与低压计量泵及自动六通进样阀d构成第二维色谱系统的自动进样装置。在上样状态自动六通进样阀d①,②联通③,④联通⑤,⑥联通，样品经低压计量泵注入定量环a；在进样状态自动六通进样阀d①,⑥联通②,③联通④,⑤联通,定量环a中样品被流动相带入色谱柱进行分离。

采用二维分离模式时首先对样品进行一维正相分离：六通多位阀a1号流路联通，样品经手动六通进样阀b注入正相色谱柱进行分离，废液经六通多位阀c的接口①排出，目标成分经六通多位阀c的接口②被收集于自动样品浓缩池自动进行正相溶剂去除，并以反相流动相溶解目标物；然后对目标物进行反相色谱二次分离：流路选择多位阀的3号流路联通，样品经低压计量泵及自动六通进样阀d组成的自动进样装置在反相色谱柱进行分离，废液经六通多位阀c的接口⑤排出，目标成分经接口⑥进行收集。

采用一维正相分离模式时流路选择多位阀1号流路联通，样品经手动六通进样阀b注入正相色谱柱进行分离，废液经六通多位阀c的接口①排出，目标成分经六通多位阀c的接口③进行收集或经六通多位阀c的接口②收集于自动样品浓缩池。

采用一维反相分离模式时，样品被加注于自动样品浓缩池，流路选择多位阀3号流路联通，样品经低压计量泵及自动六通进样阀d组成的自动进样装置在第二维反相色谱柱进行分离，废液经六通多位阀c的接口⑤排出，目标成分经接口⑥进行收集。

另外，本发明提供的通用制备型液相色谱装置可以应用于化学产品纯化、天然产物纯化、药物分离纯化及生物样品的纯化等工作中。

本发明的有益效果在于：

1)自制二维液相接口：可自动去除一维色谱分离后的溶剂，并以第二维色谱的对应流动相溶解目标物，较好解决了二维色谱中的溶剂兼容性问题，提高了分离效果。

2)通过自动控制多位阀的连接次序，本发明可以提供三种分离模式：一维正相、一维反相、二维，适用于不同情况。当原料纯度较高，杂质分离度较大时可优先采用一维正相、一维反相模式，可以进一步提高效率节省成本。

3)所有硬件运行都由自行编制的控制软件按照预定程序运行，操作简便，自动化程度高。

4)本发明应用范围广，可用于天然产物及化学药物的分离，适合于1g以内实验室规模的纯化分离。

本发明根据制备色谱的特点，提出了独特的单泵单检测器多路切换的流路设计，自行设计了新型二维液相接口，解决了正反相色谱衔接时的溶剂兼容性问题。本发明提供了一种结构紧凑、操作方便、自动化程度高的通用制备型二维液相色谱装置。可实现一维正相、一维反相、二维分离三种不同的纯化操作模式，适用范围广，纯化效果好。该装置的特点是：结构紧凑、操作方便、分离效力强。本发明将制备色谱的高载样量与二维色谱的高分离能力有机结合，且自动化程度较高，能有效解决实验室规模化学标准品的纯化分离问题，增强纯化效果，改善分离效率，有广泛的应用前景。

附图说明

图1为本发明的系统结构示意图；

图中：

1溶剂瓶a2溶剂瓶b3溶剂瓶c

4大流量高压恒流泵5正相色谱柱6反相色谱柱

7空连接管线8紫外检测器9自动样品浓缩池

10低压计量泵11定量环a12定量环b

V1六通多位阀aV2流路选择多位阀V3六通多位阀c

V4自动六通进样阀dV5手动六通进样阀bC1六通多位阀a的公共出口C21流路选择多位阀的公共入口

C22流路选择多位阀的公共出口C3六通多位阀c的公共入口。

图2是本发明实施实例1的分离色谱图。

具体实施方式

以下实施例用于本发明作更详细的描述，仅是对本发明的最佳实施方式的描述，但不对本发明的范围有任何限制。

实施例1

按照图1所示装置结构连接各个组件，得到本发明的通用制备型液相色谱装置：

六通多位阀a接口①连接溶剂瓶a、接口②连接溶剂瓶b、接口③连接溶剂瓶c；恒流泵入口与六通多位阀a中部的公共出口相连，其出口与流路选择多位阀的公共入口C21连接；流路选择多位阀有4个不同流路，流路1连接第一维色谱系统，自靠近入口端先后连接手动六通进样阀b、正相色谱柱，再连接出口端，流路3连接第二维色谱系统，自靠近入口端先后连接自动六通进样阀d、反相色谱柱，再连接出口端，自动六通进样阀d的接口③⑥连接10ml定量环a，流路2入口端和出口端之间连接空连接管线；流路选择多位阀公共出口C22与紫外检测器(8)入口连接、紫外检测器出口与六通多位阀c公共入口C3相接；六通多位阀c的接口②、接口④均连接自动样品浓缩池的入口，自动样品浓缩池出口连接低压计量泵(90100psi)入口，低压计量泵出口连接自动六通进样阀d的接口④，六通多位阀c的接口①、⑤对用于废液排出，接口③、⑥用于成分收集,接口②用于自动样品浓缩池收集正相目标成分，接口④用于注入反相溶剂溶解自动样品浓缩池中的样品残渣。

本发明有三种不同操作模式：一维正相、一维反相、二维分离。低压计量泵与六通多位阀d构成反相系统的自动进样系统，正相系统使用手动六通进样阀。

手动六通进样阀b的接口③⑥连接定量环b，在一维色谱上样状态时，①,②联通③,④联通⑤,⑥联通，从接口④手动上样，样品被注入定量环b，进样状态时①,⑥联通②,③联通④,⑤联通，定量环b中样品被流动相带入色谱柱进行分离；色谱流动相的选择通过六通多位阀a完成；流路选择多位阀的多个不同流路用于不同色谱系统切换时溶剂过渡及置换；自动样品浓缩池与低压计量泵及自动六通进样阀d构成第二维色谱系统的自动进样装置。在上样状态自动六通进样阀d①,②联通③,④联通⑤,⑥联通，样品经低压计量泵注入定量环a；在进样状态自动六通进样阀d①,⑥联通②,③联通④,⑤联通,定量环a中样品被流动相带入色谱柱进行分离。

采用二维分离模式时首先对样品进行一维正相分离：流路选择多位阀1号流路联通，样品经手动六通进样阀b注入正相色谱柱进行分离，废液经六通多位阀c的接口①排出，目标成分经六通多位阀c的接口②被收集于自动样品浓缩池自动进行正相溶剂去除，并以反相流动相溶解目标物；然后对目标物进行反相色谱二次分离：流路选择多位阀3号流路联通，样品经低压计量泵及自动六通进样阀d组成的自动进样装置在反相色谱柱进行分离，废液经六通多位阀c的接口⑤排出，目标成分经接口⑥进行收集。

采用一维正相分离模式时流路选择多位阀1号流路联通，样品经手动六通进样阀b注入正相色谱柱进行分离，废液经六通多位阀c的接口①排出，目标成分经六通多位阀c的接口③进行收集或经六通多位阀c的接口②收集于自动样品浓缩池。

采用一维反相分离模式时，样品被加注于自动样品浓缩池流路选择多位阀3号流路联通，样品经低压计量泵及自动六通进样阀d组成的自动进样装置在第二维反相色谱柱进行分离，废液经六通多位阀c的接口⑤排出，目标成分经接口⑥进行收集。

实施例2

一维正相分离：待纯化目标物：15mg/mL咖啡因的二氯甲烷溶液。

六通多位阀a与正相溶剂(甲醇10％：二氯甲烷90％)接通，流路选择多位阀的1号流路接通，样品经六通多位阀b注入正相色谱柱(20*250mm高效硅胶柱)进行分离，流速12mL/min；进样量2mL，废液经六通多位阀c的接口①排出，目标成分经接口③进行收集，目标收集区间：6.80-8.25min.实际分离情况如图2所示：咖啡因中的微量杂质被分离，一次进样可纯化30mg样品。操作由自行编制的控制软件自动执行，手动六通进样阀b的接口③连接定量环b，在一维色谱上样状态时，①,②联通③,④联通⑤,⑥联通，从接口④手动上样，样品被注入定量环b，进样状态时①,⑥联通②,③联通④,⑤联通，定量环b中样品被流动相带入色谱柱进行分离；色谱流动相的选择通过六通多位阀a完成；流路选择多位阀的多个不同流路用于不同色谱系统切换时溶剂过渡及置换。

实施例3

一维反相分离：待纯化目标物：5mg/mL辣椒素的甲醇溶液。

六通多位阀a与55％乙腈接通，流路选择多位阀3号流路接通，样品放置于自动样品浓缩池中，样品经低压计量泵及六通多位阀d组成的自动进样装置在第二维反相色谱柱(20*250mm高效C18柱)进行分离，流速16mL/min；进样量8mL。废液经六通多位阀c的接口⑤排出，目标成分经接口⑥进行收集，目标收集区间：10.50-14.00min。操作由自行编制的控制软件自动执行，在上样状态自动六通进样阀d①,②联通③,④联通⑤,⑥联通，样品经低压计量泵注入定量环a；在进样状态自动六通进样阀d①,⑥联通②,③联通④,⑤联通,定量环a中样品被流动相带入色谱柱进行分离。

实施例4

二维分离：待纯化目标物：20mg/mL辣椒素的二氯甲烷溶液。

第一维分离色谱柱20*250mm高效C18柱；第二维分离色谱柱20*250mm高效硅胶柱。

(1)首先六通多位阀a与正相溶剂(甲醇15％：二氯甲烷85％)接通，流路选择多位阀1号流路接通，样品经手动六通进样阀b注入第一维正相色谱进行分离，进样量8mL，流速12mL/min；废液经六通多位阀c的接口①排出，目标成分经接口③进行收集，目标收集区间：5.50-7.50min。操作由自行编制的控制软件自动执行。

(2)正相分离目标成分进入自动样品浓缩池去除正相溶剂后,以20mL55％乙腈溶解，等待进行二维反相分离。

(3)置换流动相：依次以40mL异丙醇及40mL55％乙腈冲洗管路(流速10ml/min)。六通多位阀a与反相溶剂接通，流路选择多位阀的3号流路接通，以180mL55％乙腈进行柱平衡(流速16ml/min)。

(4)通过自动进样阀将自动样品浓缩池中20mL样品分4次注入反相系统(每次5mL)，进行反相分离，流动相55％乙腈，流速16mL/min；废液经六通多位阀c的接口⑤排出，目标成分经六通多位阀c的接口⑥进行收集，目标收集区间：10.50-14.00min。操作由自行编制的控制软件自动执行。

以上所述仅是本发明的优选实施方式。在不脱离本发明构思的前提下，本技术领域的技术人员还可做出若干润饰及改善，这些改进及润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种通用制备型二维液相色谱装置，其特征在于：包括溶剂瓶a(1)、溶剂瓶b(2)、溶剂瓶c(3)、六通多位阀a(V1)、恒流泵(4)、流路选择多位阀(V2)、手动六通进样阀b(V5)、正相色谱柱(5),空连接管线(7)、紫外检测器(8)、六通多位阀c(V3)、自动样品浓缩池(9)(即自动二维液相接口)、低压计量泵(10)、自动六通进样阀d(V4)、定量环a(11)、反相色谱柱(6)；以上述多位阀为连接组件，以单泵单检测器实现二维色谱功能；

六通多位阀a(V1)接口①连接溶剂瓶a(1)、接口②连接溶剂瓶b(2)、接口③连接溶剂瓶c(3)；恒流泵(4)入口与六通多位阀a(V1)中部的公共出口(C1)相连，其出口与流路选择多位阀(V2)的公共入口(C21)连接；流路选择多位阀(V2)有至少3个不同流路，流路1连接第一维色谱系统，自靠近入口端先后连接手动六通进样阀b(V5)、正相色谱柱(5)，再连接出口端，手动六通进样阀b(V5)的接口③连接定量环b(12)，流路3连接第二维色谱系统，自靠近入口端先后连接自动六通进样阀d(V4)、反相色谱柱(6)，再连接出口端，六通多位阀d(V4)的接口③连接定量环a(11)，流路2入口端和出口端之间连接空连接管线(7)；流路选择多位阀(V2)公共出口(C22)与紫外检测器(8)入口连接、紫外检测器(8)出口与六通多位阀c(V3)公共入口(C3)相接；六通多位阀c(V3)的接口②、接口④均连接自动样品浓缩池(9)的入口，自动样品浓缩池(9)出口连接低压计量泵(10)入口，低压计量泵(10)出口连接自动六通进样阀d(V4)的接口④，六通多位阀c(V3)的接口①、⑤对用于废液排出，接口③、⑥用于成分收集,接口②用于自动样品浓缩池收集正相目标成分，接口④用于注入反相溶剂溶解自动样品浓缩池中的样品残渣。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于：所述低压计量泵压力范围为小于100psi；所述定量环a(11)为10mL定量环；装置中使用的色谱系统的固定相是聚合物材料或硅胶。

3.权利要求1或2所述的通用制备型二维液相色谱装置的操作方法，其特征在于：在一维色谱上样状态时，手动六通进样阀b(V5)的①,②联通③,④联通⑤,⑥联通，从接口④手动上样，样品被注入定量环b(12)，进样状态时①,⑥联通②,③联通④,⑤联通，定量环b中样品被流动相带入色谱柱进行分离；色谱流动相的选择通过六通多位阀a(V1)完成；流路选择多位阀(V2)的多个不同流路用于不同色谱系统切换时溶剂过渡及置换；自动样品浓缩池(9)与低压计量泵(10)及自动六通进样阀d(V4)构成第二维色谱系统的自动进样装置；在上样状态自动六通进样阀d(V4)①,②联通③,④联通⑤,⑥联通，样品经低压计量泵(10)注入定量环a(11)；在进样状态自动六通进样阀d(V4)①,⑥联通②,③联通④,⑤联通,定量环a中样品被流动相带入色谱柱进行分离。

4.如权利要求3所述的操作方法，其特征在于：采用二维分离模式时首先对样品进行一维正相分离：流路选择多位阀(V2)1号流路联通，样品经手动六通进样阀b(V5)注入正相色谱柱(5)进行分离，废液经六通多位阀c(V3)的接口①排出，目标成分经六通多位阀c(V3)的接口②被收集于自动样品浓缩池(9)自动进行正相溶剂去除，并以反相流动相溶解目标物；然后对目标物进行反相色谱二次分离：流路选择多位阀(V2)3号流路联通，样品经低压计量泵(10)及自动六通进样阀d(V4)组成的自动进样装置在反相色谱柱进行分离，废液经六通多位阀c(V3)的接口⑤排出，目标成分经接口⑥进行收集。

5.如权利要求3或4所述的操作方法，其特征在于：采用一维正相分离模式时流路选择多位阀(V2)1号流路联通，样品经手动六通进样阀b(V5)注入正相色谱柱(5)进行分离，废液经六通多位阀c(V3)的接口①排出，目标成分经六通多位阀c(V3)的接口③进行收集或经六通多位阀c(V3)的接口②收集于自动样品浓缩池(9)。

6.如权利要求3或4所述的操作方法，其特征在于：采用一维反相分离模式时，样品被加注于自动样品浓缩池(9)，流路选择多位阀(V2)3号流路联通，样品经低压计量泵(10)及自动六通进样阀d(V4)组成的自动进样装置在第二维反相色谱柱进行分离，废液经六通多位阀c(V3)的接口⑤排出，目标成分经接口⑥进行收集。

7.如权利要求3或4所述的操作方法，其特征在于：用于化学产品纯化、天然产物纯化、药物分离纯化或生物样品纯化的过程中。