CN108700558A - 用于减少色谱法中带色散的系统、方法和设备 - Google Patents

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Abstract

通过从到柱的引入排除样品的扩散部分，可以减轻所述样品在色谱柱上的减少柱装载。本发明公开了系统和方法，所述系统和方法用于从递送至所述色谱柱的进料溶液中检测和移除所述扩散部分。本文的所述系统和方法允许使用单个检测器来检测和移除所述扩散部分，并且可容纳回收/收集/循环机构，从而允许从所述转向的扩散部分再使用移除的样品。

Description

用于减少色谱法中带色散的系统、方法和设备
相关申请
本申请要求2016年3月7日提交的标题为“Systems,Methods and Devices forReducing Band Dispersion in Chromatography(用于减少色谱法中带色散的系统、方法和设备)”的美国临时专利申请序列号62/304460的优先权和权益，该申请的整个内容以引用方式并入本文。
技术领域
本公开整体涉及色谱系统，并且具体地讲涉及具有用于提高色谱系统(诸如高度可压缩的流体色谱系统(例如，基于二氧化碳的色谱系统))的效率的尖锐的非扩散样品带的系统、方法和设备。具体地讲，本公开可用于减少色谱系统中的带色散。
背景技术
色谱系统用于分离宽范围的化合物，以用于制备和分析应用。色谱技术包括液相色谱法(例如，HPLC)和高度可压缩的流体色谱法(例如，超临界流体色谱法(SFC)或基于二氧化碳的色谱法)。操作色谱仪器的各种模式是已知的。一种这样的模式涉及使用连续样品脉冲或注入的样品纯化或将样品捕获到色谱柱上。色谱分离中的连续样品脉冲是指将样品供应或连续注入到柱上持续较长的时间段。它与离散时间的注入点形成对比。连续样品脉冲的持续时间相对于分离的持续时间是相当长的。例如，即使在分离进行时，连续样品脉冲也可继续向柱供应进一步的样品。有时，连续样品脉冲将始终显示出大致恒定的样品浓度。
连续样品脉冲可用于许多不同的制备和分析色谱应用中。例如，利用连续样品脉冲的一种特定类型的色谱分离在本领域中称为“开-关色谱法”。开关色谱法通过以下方式实现分离：在洗掉色谱柱之前，在色谱柱内保留一种或多种化合物，同时允许另一种化合物或多种化合物洗脱。参见例如Phillip C.Wankat，Large-Scale Adsorption andChromatography(1986)(大规模吸附和色谱法，1986年)。开关色谱法对于制备分离特别有用，但分析应用也很重要，包括测定吸附等温线。参见例如Fahimeh Kamarei、AbhijitTarafder、Fabrice Gritti、Peter Vajda、Georges Guiochon，Determination oftheadsorption isotherm ofthe naproxen enantiomers on(S,S)-Whelk-O1 insupercritical fluid chromatography,J.Chromatogr.A.2013Sept 2；1314:276-287(在超临界流体色谱法中对(S,S)-Whelk-O1上的萘普生对映体的吸附等温线的测定，《色谱杂志A》，2013年9月2日，第1314卷，第276-287页)；G.Guichon、A Felinger、D Shirazi和AKatti，Fundamentals of Preparative and Nonlinear Chromatography(2006)(制备和非线性色谱法的基本原理，2006年)。
在开-关色谱法中，在整个连续样品脉冲中引入具有恒定浓度的样品可能是期望的，以提高分离的效率和质量。例如，图1表示两种不同的分离。分离A表现出扩散样品带，而分离B表现出在整个连续样品脉冲中具有恒定浓度的非扩散样品带。两个分离在时间101、102、103和104处示出入口110、柱120和出口130。在时间102处，扩散样品带140在分离A的入口110中，并且非扩散带150在分离B的入口110中。在时间103处，样品带以大致相同的速率迁移通过柱，如样品带前沿的箭头所示。时间104表示穿透之前的时刻，此时样品带遍及两个相应的柱120，但尚未进入相应的出口130。在时间104处，扩散部分170保留在分离A的扩散带140中。如图所示，在穿透时，由于存在扩散部分170，分离A中使用的色谱柱未被样品带最佳地装载。
发明内容
本公开整体涉及色谱系统，并且具体地讲涉及具有用于提高色谱系统(诸如高度可压缩的流体色谱系统(例如，基于二氧化碳的色谱系统))的效率的尖锐的非扩散样品带的系统、方法和设备。本公开可用于解决色谱系统中的扩散样品带的问题。
在一个实施方案中，本公开涉及诸如用于在基于二氧化碳的色谱系统中进行开关色谱法的色谱方法。该实施方案的方法包括：将进料溶液的流动通过旁路线导向到检测器，以将进料溶液的扩散部分转向，使其不流动通过色谱柱，该进料溶液包含流动相，诸如二氧化碳和至少一种共溶剂，以及样品；观察检测器的输出，其中输出指示样品是否以非扩散浓度存在；以及当输出指示非扩散浓度时，将进料溶液的流动导向通过色谱柱。
在该应用中，术语“流动相”用于描述包括多种组分的色谱流动流的主要源。例如，在其中二氧化碳(CO2)和甲醇(共溶剂)混合在一起的分离中，术语流动相是指CO2和甲醇的组合。
在另一个实施方案中，本公开涉及色谱方法，其中检测器的输出指示当输出达到平稳状态时，样品以非扩散浓度存在。旁路线可以是零体积连接器。色谱方法还可包括在进料溶液的流动被导向到色谱柱之后将流动从色谱柱导向到检测器。它还可包括循环进料溶液的通过检测器的一部分，其中回收来自转向部分的流动相和样品以用于在进料溶液的新部分中使用。
在另一个实施方案中，本公开涉及色谱方法，该方法包括测量进料溶液中的样品浓度以识别进料溶液的非扩散部分，其中非扩散部分具有大致恒定且非零的样品浓度；以及将进料溶液的非扩散部分导向到色谱柱。
在另一个实施方案中，本公开涉及色谱系统，该色谱系统包括流动相和样品流动流；在流动流下游的阀，其中阀能够通过色谱柱或旁路线中的任一者可变地建立流体路径；与旁路线流体连通的第一检测器和与色谱柱流体连通的第二检测器；以及控制器，其中控制器接收第一检测器的输出并且可控地致动阀。第一检测器和第二检测器可以是相同的检测器。检测器可以是以下各项中的任一项：UV/VIS检测器、RI检测器、电导率监测器或它们的组合。
在另一个实施方案中，本公开涉及色谱系统，其中控制器能够识别第一检测器的输出何时达到平稳状态，并且随即致动阀以将进料溶液流动导向到色谱柱。控制器可能够使用第一检测器的输出来致动阀，以便将样品带的扩散部分提供给旁路线，并且将样品带的非扩散部分提供给色谱柱。
在另一个实施方案中，本公开涉及色谱系统，其中流动相包括可压缩流体(例如，CO2)和共溶剂。系统还包括与流动流流体连通的混合器，与混合器流体连通的可压缩流体源，与混合器流体连通的共溶剂源以及与混合器流体连通的共溶剂和样品源。色谱系统还可包括在混合器上游的第二阀，其中第二阀可能够可变地建立共溶剂源以及共溶剂和样品源中的任一者与泵之间的流体连接，该泵能够将来自共溶剂源或共溶剂和样品源中的任一者的流动流加压至混合器。色谱系统还可包括在第一检测器下游的回收和循环系统，其中回收和循环系统能够使样品和共溶剂返回到共溶剂和样品源。
本公开提供了多个优点。本公开的实施方案可提高分离的质量、速度、效率和/或容量。在开关色谱分离中，本公开可通过需要更少的装载和洗涤循环来改善给定量的所需化合物的收集。减少循环次数可导致分离所需的时间量大大减小，可延长柱的使用寿命，可减少执行分离所需的共溶剂和二氧化碳的量，并且可实现更浓缩的洗脱液。减少溶剂的量可以是成本有效的和环境友好的。
附图说明
通过以下结合附图所作的详细描述，将更充分地理解本发明，在附图中：
图1示出示例性示意图，其示出具有扩散样品带的分离A以及具有非扩散样品带的分离B；
图2示出特征为扩散前沿部分的示例性色谱图；
图3示出示例性示意图，其示出现有技术的色谱系统，其中样品注入在混合器之后进行；
图4示出示例性示意图，其示出另一个现有技术的色谱系统，其中样品注入在混合器之前进行；
图5A示出理想样品带的示例性图示；
图5B示出扩散样品带的示例性图示；
图6示出特征为通过检测器的扩散样品前沿的示例性色谱图；
图7示出特征为非扩散前沿部分的示例性色谱图；
图8A示出根据本公开的实施方案的示出具有旁路线的色谱系统的示例性示意图；
图8B示出根据本公开的实施方案的示出具有零体积连接器旁路线的色谱系统的示例性示意图；
图9示出根据本公开的实施方案的示出具有各种任选特征的色谱系统的示例性示意图；
图10示出根据本公开的实施方案的示出用于色谱系统的操作的方法的示例性示意图。
具体实施方式
本公开整体涉及色谱系统，并且具体地讲涉及具有用于提高色谱系统(诸如基于二氧化碳的色谱系统)的效率的尖锐的非扩散样品带的系统、方法和设备。具体地讲，本公开可用于解决色谱系统中的扩散样品带的问题。
在一个实施方案中，本公开涉及色谱方法，该方法包括将进料溶液的流动通过旁路线导向到检测器，以将进料溶液的扩散部分转向，使其不流动通过色谱柱，该进料溶液包含流动相和样品；观察检测器的输出，其中输出指示样品是否以非扩散浓度存在；以及当输出指示非扩散浓度时，将进料溶液的流动导向通过色谱柱。
本公开可与能够使用连续样品脉冲或注入进行样品纯化或到色谱柱上的捕获的任何色谱系统一起使用。色谱系统也可以是由于引入具有扩散前沿的样品而具有降低的柱容量的色谱系统。色谱系统可包括液相色谱法和高度可压缩的流体色谱法(例如，超临界流体色谱法或基于二氧化碳的色谱法)。在一个实施方案中，色谱系统可用于开-关色谱法。
进料溶液可以是包含要与溶液或溶液中的其他组分分离的一种或多种所关注化合物的任何溶液。一种或多种所关注化合物可比溶液或溶液中的其他组分更大程度地保留在柱上。例如，在理想情况下，所关注化合物一旦保持在那里就不会从固定相转移，而其他组分根本不会被固定相保留。随后，改变流动相将允许所关注化合物洗脱并被收集。另选地，一种或多种所关注化合物可比所关注化合物要与其分离的溶液或溶液中的其他组分更小程度地保留在柱上。
进料溶液中的一种或多种所关注化合物的浓度可为约0.1nM、1nM、10nM、100nM、1mM、10mM、100mM、1M或约10M。这些值可用于限定范围，诸如约10nM至约10mM。
进料溶液可包括流动相(即，包含多个组分的流动流的主要源)。流动相可以是通常用于色谱系统中的任何流动相。流动相可包括可压缩流体，例如CO2。基于二氧化碳的色谱系统中的流动相包含二氧化碳。流动相还可包含一种或多种共溶剂。与一种或多种共溶剂的量相比，可压缩流体(例如，二氧化碳)的量可以是约，或大于流动相的约5％、10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％、95％或约100％。这些值也可用于限定范围，诸如流动相的约80％至约95％。共溶剂可选自甲醇、乙醇、异丙醇、乙腈、丙酮、四氢呋喃，以及它们的混合物。在一个实施方案中，共溶剂是甲醇。其他共溶剂材料是可能的。
在一个实施方案中，进料溶液可包含反应混合物，其中反应产物要与反应混合物、试剂和其他产物分离。在另一个实施方案中，进料溶液可包含混合物，其中各种组分的相对量基本上不同。例如，混合物包含要与大量所需产物分离并且从中移除的痕量污染物，或者另选地，混合物包含以低浓度存在的要与高浓度杂质分离并且从中移除的所需产物。
色谱系统可包括进料溶液的流动。在一些实施方案中，尤其是涉及分析色谱系统的那些实施方案，进料溶液的体积流率可为约0.01mL/min、0.1mL/min、1mL/min或约10mL/min。在其他实施方案中，尤其是涉及制备色谱系统的那些实施方案，该范围可以延伸至约100mL/min、500mL/min、1000mL/min或更高。这些值也可用于限定范围，诸如约0.1mL/min至约1mL/min。
系统可包括旁路线，进料溶液流动通过该旁路线以将进料溶液的扩散部分转向。旁路线可以是任何旁路线，其能够在相对短的时间内使用相对小的体积将进料溶液流动从柱转向到检测器。在某些实施方案中，旁路线被设计成以花费最少量的时间且在商业上可行的情况下使用最小量的体积的方式使进料溶液转向。旁路线可以是管道的短区段，或用于在柱和检测器之间切换进料溶液的阀。旁路线的长度可以是约1cm、5cm、10cm或约50cm。这些值也可用于限定范围，诸如约1cm至约5cm。旁路线的内径可与包含进料溶液流动的管道或从进料溶液流动到柱的管道相同或相似。旁路线的内径可为约0.001”、0.003”、0.005”、0.007”、0.009”或约0.011”。这些值也可用于限定范围，诸如约0.005”至约0.007”。
在一个实施方案中，旁路线是零体积连接器或零死体积连接器，诸如零死体积内部接头，其可从Valco仪器公司(Valco Instruments Company)商购获得，并且结合名称出售。零体积连接器可允许检测器的快速响应，并且可在检测器识别出扩散前沿的通过之前减少需要被导向到旁路的非扩散部分的量。零体积连接器可以是基本上不会给系统增加任何体积的连接。
检测器可以是能够确定色谱系统中的保留化合物或组分的存在的任何检测器。在一个实施方案中，检测器可快速确定保留化合物的存在，以允许进料溶液流从旁路线切换到柱。检测器可以是以下各项中的任一项：UV/VIS检测器、RI检测器、电导率监测器或它们的组合。
进料溶液的扩散部分是具有稀释浓度的所关注化合物的进料溶液的前缘，或者在一些实施方案中是后缘。扩散部分可由整个色谱系统中的带增宽效应引起。扩散部分可被定义为进料溶液的任何前缘或后缘，其具有小于进料溶液的总浓度的约99％、98％、97％、96％、95％、94％、93％、92％、91％、90％、89％、88％、87％、86％、85％、84％、83％、82％、81％、80％、75％、70％、65％、60％、55％或约50％。在一些实施方案中，扩散部分可低于总浓度的50％。也就是说，在一些实施方案中，前缘或后缘具有总浓度的45％、40％或35％。扩散部分和非扩散进料溶液之间的区别可根据色谱系统、进料溶液和其他组分和参数而变化。在另一个实施方案中，进料溶液或扩散样品前沿的扩散部分可以是样品前沿，其中浓度从无浓度(仅基线读数)到最大浓度的变化在相当长的时间段(或距离)内发生，例如，超过5秒、10秒、15秒、20秒、25秒、30秒、60秒、90秒、180秒、360秒或更长。在一些实施方案中，浓度的变化可能需要更长的时间段，例如5分钟、10分钟或约12分钟。扩散样品前沿由零浓度和最大浓度之间的浅或缓慢梯度变化表示。
任何色谱柱可以是能够由连续样品脉冲或注入进行样品纯化或捕获的任何柱。
可将进料溶液流动导向通过旁路线以将进料溶液的扩散部分转向，使其不流动通过色谱柱。例如，在新分离开始时，可将进料溶液导向通过旁路线，直到检测到非扩散进料溶液。检测器用于观察或监测进料溶液的扩散和非扩散性质。一旦检测器的输出指示样品具有非扩散浓度，则可将进料溶液流动导向通过色谱柱。
在一个实施方案中，检测器输出指示样品以非扩散浓度存在可以是在输出达到平稳状态时。当连续的检测器读数(诸如至少2、3、4、5、6、7、8、9或10个读数)在彼此的1％、2％、3％、4％或5％之内，或者是各自的平均值时，平稳状态可出现。
在将进料溶液的流动导向到色谱柱后，离开柱的流动可被导向到检测器。用于监测来自旁路线的进料溶液的扩散部分的检测器和用于监测离开柱的流动的检测器可以是相同的检测器。到柱的流动继续，直到检测器确定或观察到要保留在柱上的化合物离开柱的穿透。当从柱洗脱的所关注化合物的浓度达到进料溶液中的所关注化合物的非扩散浓度的0.1％、0.2％、0.3％、0.4％、0.5％、0.6％、0.7％、0.8％、0.9％、1％、2％、3％、4％或约5％时，可发生化合物的穿透。另选地，当从柱洗脱的化合物的浓度达到洗脱液的0.1％、0.2％、0.3％、0.4％、0.5％、0.6％、0.7％、0.8％、0.9％、1％、2％、3％、4％或约5％时，可发生化合物的穿透。
本公开提供了可增加在穿透发生之前可保持在柱内的保留化合物的量的系统、方法和设备。当引入到样品带内的柱中的保留化合物的初始浓度小于样品带内保留化合物的总浓度时(这可在样品带具有扩散前沿时发生)，柱的装载减少可能发生。扩散部分可在通过柱的进程中保留其稀释特性中的一些或全部。因此，即使没有利用柱的整个容量，样品的扩散部分也可首先洗脱并发出穿透的信号，从而减少装载到柱上的化合物的量。
与具有带有扩散前沿的样品带的系统、方法和设备相比，本公开的系统、方法和设备可将在穿透发生之前可保持在柱内的所关注保留化合物的量增加约5％、10％、15％、20％、25％、30％、35％、40％、45％或约50％。这些值也可用于限定范围，诸如约10％至约30％。
图2示出具有扩散前沿的示例性色谱图。线220是来自检测器的吸附读数。读数在其通过检测器时与样品浓度成正比。线230表示理想的非扩散进料溶液，其斜率接近无穷大，其中吸光度立即从基本上零增加到最大值。点240指示样品前沿的开始。点245指示吸光度读数达到最大值的点。点240和点245之间的时间表示样品带的扩散前沿通过检测器的周期。在现有技术系统中，该部分通常将被装载到色谱柱上。为了确定样品带前沿是否是扩散的，可以将该区域与线230所示的理想非扩散前沿进行比较。扩散前沿由点240处的样品检测与点245处的最大吸光度之间的长延迟指示，该延迟在此超过十分钟。阴影区域250表示与非扩散部分的浓度下的柱的完全装载相比，通过扩散前沿的存在而降低的所关注化合物的装载的量。因此，降低了所需化合物的产率。可能需要重复分离以获得令人满意的量的所需化合物。作为柱的总容量的百分比，扩散前沿的存在可指示穿透，而柱仅包含所关注化合物的总容量的50％或更少。
本公开的系统、方法和设备可将穿透前保留的化合物的量(作为柱的总容量的百分比)增加到大于柱的总容量的约50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％、95％、97％、98％或约99％的量。这些值也可用于限定范围，诸如约90％至约98％。
图3示出没有旁路线的示例性色谱系统(现有技术)。系统包括共溶剂源/泵310、二氧化碳源/泵315和混合器320。样品380可用共溶剂稀释或混合，并且在混合器320之后引入到系统中。样品引入在加压二氧化碳溶液内发生以产生进料溶液流动。将进料溶液流动导向到色谱柱340。分离发生在色谱柱340中，之后检测器360分析所得混合物或洗脱液。
图4示出没有旁路线的另一个示例性色谱系统(现有技术)。系统包括共溶剂源/泵410、二氧化碳源/泵415和混合器420。样品480可用共溶剂稀释或混合，并且在混合器420之前引入到系统中。样品引入在加压共溶剂流动内发生。在混合器处与二氧化碳结合时产生进料溶液流动。将进料溶液流动导向到色谱柱440。分离发生在色谱柱440中，之后检测器460分析所得混合物。
在一些实施方案中，可将样品作为共溶剂的一部分内的溶质或悬浮液引入到系统。用共溶剂稀释或混合样品可在标准温度和压力下进行。在其他实施方案中，可将样品作为可压缩流体的一部分内的溶质或悬浮液(例如，CO2、氟利昂等)引入到系统。可引入样品，同时将可压缩流体保持在特定温度和压力下以保留流体。在一个实施方案中，可使用提取容器引入样品。
进料溶液流动中的扩散前沿可由在进料溶液或样品带进入柱之前发生的带增宽导致。这样的带增宽可在任何流动相中发生，包括液相色谱系统中的有机或含水流动相。由于一些分析物在可压缩流体(诸如二氧化碳)中的较高扩散性，在高度可压缩的流体色谱系统(例如，基于二氧化碳的色谱系统)中，扩散可能特别严重。图5A和图5B示出与带增宽相关联的扩散前沿和后沿的示例性图示。图5A示出在注入或引入到系统之后导管520中的非扩散样品带500。随着非扩散样品带500继续移动通过导管520，它可在前缘和/或后缘处变得扩散。图5B示出导管520中的扩散样品带540。
在引入样品或进料溶液之前，可通过在没有样品的情况下仅使流动相流动通过系统来洗涤或清洁包括旁路线、色谱柱或这两者的色谱系统。
图6示出具有扩散前沿的示例性色谱图。区域610示出构成基线测量并且指示没有可识别的样品浓度到达检测器的低信号。区域620示出样品浓度增加到最大值的时间段。扩散前沿通过检测器。区域630示出时间段，在该时间段期间浓度持续大约最大值(即，平稳状态)。在有效分离中，区域620将是无穷小的，使得当完全非扩散样品带到达检测器时，浓度将从0增加到最大值。在大多数色谱系统中，出现类似于区域620的一些周期。
在一些实施方案中，初始检测器输出与浓度不成正比。可使用或进行计算以返回成比例的输出。例如，在使用将透射率报告为初始检测器输出的紫外线检测器时，透射率测量可与浓度不成正比。可从透射率值计算吸光度值，以提供成正比的输出。
在达到平稳状态之前，流动流可以从旁路线切换到柱。可在预期平稳状态的情况下切换流动流。例如，平稳状态的接近可通过曲线的陡度来监测。在线的斜率接近零(或者是接近零的基本上恒定的值，或者表现出围绕零的小变化)时，输出值可以被认为是达到平稳状态或恒定值并且可以切换流动流。扩散区段接近平稳状态时，扩散区段的信号的斜率可为约0.2、0.19、0.18、0.17、0.16、0.15、0.14、0.13、0.12、0.11、0.1、0.09、0.08、0.07、0.06、0.05、0.04、0.03、0.02或0.01，并且可以切换流动流。这些值也可用于限定范围，诸如约0.1至约0.01。
该方法还可包括循环进料溶液的通过检测器的一部分，其中回收来自该部分的共溶剂和样品以用于在进料溶液的新部分中使用。进料溶液的通过旁路线和检测器的部分可以被回收而不是被导向到废物中。回收系统在高度可压缩的流体系统中可特别有效，诸如基于二氧化碳的系统，因为可通过施加标准温度和压力从进料溶液中移除流体。一旦可压缩流体被移除或闪蒸出，剩余的共溶剂和样品可以与样品源一起返回到原始共溶剂，并且装载回系统上。在制备应用中可能需要回收特征，其中样品的供应相对于所需化合物的量是有限的。
在另一个实施方案中，本公开涉及色谱方法。该方法包括：测量进料溶液中的样品浓度以识别进料溶液的非扩散部分，其中非扩散部分具有大致恒定且非零的浓度；以及将进料溶液的非扩散部分导向到色谱柱。大致恒定的浓度是已达到平稳状态，或大约达到平稳状态的浓度。非零浓度是高于基线的浓度，并且其指示进料溶液的扩散部分或非扩散部分中的任一者存在于检测器中。
在另一个实施方案中，本公开涉及色谱系统，该色谱系统包括流动相和样品流动流；在流动流下游的阀，其中阀能够通过色谱柱或旁路线中的任一者可变地建立流体路径；与旁路线流体连通的第一检测器和与色谱柱流体连通的第二检测器；以及控制器，其中控制器接收第一检测器的输出并且可控地致动阀。流动相可包括可压缩流体和共溶剂，并且系统还可包括与流动流流体连通的混合器，与混合器流体连通的可压缩流体源，与混合器流体连通的共溶剂源以及与混合器流体连通的共溶剂和样品源。系统还可包括在混合器上游的第二阀，其中第二阀能够可变地建立共溶剂源以及共溶剂和样品源中的任一者与泵之间的流体连接，该泵能够将来自第一共溶剂源或共溶剂和样品源中的任一者的流动流加压至混合器。使用第二阀和泵可允许共溶剂以及共溶剂与样品源均成为贮存器而没有它们自身的专用加压源。泵可提供来自共溶剂或共溶剂和样品源中的任一者的流动流的加压，如由阀的取向所提供的。
阀可以是用于在色谱系统中使用的任何阀，该阀可在至少两个不同路径之间可变地建立流体路径。在一个实施方案中，阀是零体积阀。阀可以是具有多个流体端口和一个或多个流通导管的多端口旋转剪切密封阀。阀也可以是滑动阀、螺线管、销阀等。在阀是多端口旋转剪切密封阀的情况下，每个流通管道可在一对相邻的流体端口之间提供路径。当阀旋转时，其流通导管顺时针或逆时针移动，这取决于阀的旋转方向。该移动用于将流通导管切换到不同的成对相邻流体端口，从而在该不同的端口对之间建立流体路径，同时从先前连接的流体端口对移除路径。
控制器可以是能够接收来自检测器的输出，确定输出的预设条件(例如，达到平稳状态、斜率值等)并且可控地致动阀的任何控制器。在一个实施方案中，控制器能够识别第一检测器的输出何时达到平稳状态，并且随即致动阀以将进料溶液流动导向到色谱柱。在另一个实施方案中，控制器能够使用第一检测器的输出来致动阀，以便将样品带的扩散部分提供给旁路线，并且将样品带的非扩散部分提供给色谱柱。
控制器可执行将检测器的输出转换成与样品浓度成正比的测量所需的计算。因此，控制器可识别进料样品中的扩散部分和非扩散部分。例如，控制器可执行计算以识别平稳状态。这些计算可包括确定曲线的陡度，例如，平稳状态可由值0.2、0.19、0.18、0.17、0.16、0.15、0.14、0.13、0.12、0.11、0.1、0.09、0.08、0.07、0.06、0.05、0.04、0.03、0.02或0.01指示。另外，计算可包括确定陡度是否已经降低到由其导数(即，曲线的二阶导数)指示的一定程度。另外，计算可能要求二阶导数为负，因为一阶导数接近0以确保平稳状态，而不是在报告非扩散部分之前低浓度的初始周期。在另一个计算中，可在预期值的一定百分比内接近输出值。例如，在预期值的99％、98％、97％、96％、95％、94％、93％、92％、91％、90％、85％、80％或约75％内。控制器还可致动阀，使得扩散部分被递送到旁路线，并且非扩散部分被递送到色谱柱。
图8A示出示例性示意图，其示出具有旁路线的色谱系统。系统包括与混合器820流体连通的共溶剂源810。该系统包括与混合器820流体连接的二氧化碳源815。混合器820向阀830提供流动相。将样品引入流动相中以在阀830的上游形成进料溶液。可在注入点880处引入样品，该注入点将样品添加到共溶剂中。还可在注入点885处引入样品，该注入点在混合器820之后但在阀830之前添加样品。在注入点885处，将样品添加到流动相流动。
阀830可以是具有多个流体端口和一个或多个流通导管的多端口旋转剪切密封阀。阀830也可以是滑动阀、螺线管、销阀等。每个流通管道可在一对相邻的流体端口之间提供路径。当阀旋转时，其流通导管顺时针或逆时针移动，这取决于阀的旋转方向。该移动用于将流通导管切换到不同的成对相邻流体端口，从而在该不同的端口对之间建立流体路径，同时从先前连接的流体端口对移除路径。
阀830可以可控地将流体流导向到检测器865或色谱柱840中的任一者。在初始操作中，阀830可将流体流动导向到检测器865。当检测器865的测量指示扩散前沿已经通过阀时，可致动阀830以将非扩散样品递送到色谱柱840。色谱柱840的下游是检测器860。检测器865和检测器860二者的下游分别是废物或任选回收/收集/循环机构875和870。
图8B示出示例性示意图，其示出具有用作从阀830到检测器865的旁路线的零体积连接器895的色谱系统。系统的其他元件与图8A中的相同。零体积连接器895可允许阀830的出口和检测器865的入口之间的直接连接。在其他实施方案中，阀可被配置为与检测器直接流体连通。
图9示出示例性示意图，其示出具有各种任选特征的色谱系统。在色谱系统900中，通过共溶剂和样品源912递送样品。系统包括与阀935流体连通的共溶剂和样品源912。系统还包括与阀935连通的共溶剂源910，该共溶剂源可在没有样品的情况下提供纯的共溶剂。泵990位于阀935的下游。共溶剂与样品源912以及共溶剂源910可以是贮存器，并且泵990可提供在系统内提供共溶剂的流动流或共溶剂所需的加压。另选地，共溶剂与样品源912和共溶剂源910可被单独加压。
共溶剂、共溶剂与样品或这两者可被提供给混合器920。系统包括与混合器920流体连接的二氧化碳源915。为了引入样品，可通过混合器920将二氧化碳和共溶剂与样品混合以构成进料溶液。进料溶液可被提供给阀930。可致动阀930以将进料溶液递送到旁路线950或递送到色谱柱940。旁路线950和色谱柱940的下游是阀933。可致动阀933以在旁路线950和检测器960之间或在色谱柱940和检测器960之间建立液体连通。色谱系统900仅利用单个检测器(即，960)来测量来自旁路线950或色谱柱940中的任一者的输出。检测器960的下游可以是回收系统970。回收系统970可用于从进料溶液中移除二氧化碳，并且将剩余的共溶剂与样品一起经由线975循环回到共溶剂与样品源912。阀930、933和935可以是具有多个流体端口和一个或多个流通导管的多端口旋转剪切密封阀。
色谱系统900还可包括控制器980。控制器980可接收检测器960的输出，并且致动阀930和933。控制器980最初可部署阀930和阀933以首先通过旁路线950和检测器960并且然后通过色谱柱940和检测器960建立流动流。当通过阀935的作用将进料溶液引入到混合器920时，可将阀930部署为通过旁路线950将进料溶液递送到检测器960。此后，控制器980可监测检测器960的输出。在观察到平稳状态后，控制器980可致动阀930和阀933以建立通过柱940到检测器960的流动流。
旁路线950可以是零体积连接器(ZVC)。零体积连接器可允许检测器的快速响应，并且在检测器识别出扩散前沿的通过之前减少需要被导向到旁路的非扩散部分的量。
图10示出列出步骤的示例性流程图，本技术的实施方案可通过所述步骤来操作方法1000。步骤1010规定可致动阀以建立到紫外线检测器的流动流。阀可对应于图8A或图8B的阀830、或图9的阀930。检测器可对应于图8A或图8B的检测器865、或图9的检测器960。在一个实施方案中，检测器是非破坏性的并且允许进料溶液的循环和再使用。
步骤1020提供具有二氧化碳和共溶剂的加压流动流。加压可例如通过泵完成。泵可对应于图9的泵990。步骤1030用于以对应于所关注化合物的吸附的波长监测紫外线检测器的吸光度输出。
步骤1040用于确定吸光度值是否指示存在所关注化合物。诸如在样品带到达检测器之前，如果检测器指示不存在所关注化合物，则继续监测检测器的输出。如果检测器指示存在所关注化合物，则方法1000进行到步骤1050。步骤1050提供对输出的连续观察，以允许确定观察到的吸光度值是否达到大致恒定的值(例如，平稳状态)。该恒定值可表示平稳状态，因为它高于基线。对平稳状态的观察可指示样品带的非扩散部分已经到达检测器。
步骤1060用于致动阀以建立到色谱柱的流动流。进料溶液的扩散部分已通过旁路线。致动阀将非扩散进料溶液引入到柱。将非扩散样品带递送至色谱柱开始色谱分离，即步骤1070。就开关色谱法而言，保留的化合物将开始装载到色谱柱上。
步骤1080至1090是可应用于开关型分离的任选步骤。步骤1080询问要收集保留部分还是未保留部分。保留部分可以是构成样品的较小部分的化合物，从而允许在柱洗涤之前收集更多样品。另选地，例如，如果化合物的相对保留表明通过保留这些化合物可实现更好的分离，则保留部分可以是构成样品的较大部分的化合物。当要收集保留部分时，步骤1085a装载柱直到穿透，同时将洗脱部分导向到废物。步骤1090a通过用流动相洗涤柱来收集保留部分，该流动相将洗脱保留部分，即保留部分具有高亲和力的流动相。当要收集未保留部分时，步骤1085b装载柱直到穿透，同时收集未保留部分。步骤1090b洗涤柱以移除保留部分。保留部分具有高亲和力的流动相可用于将保留部分从固定相中抽出并消耗。
包括出版物、专利和专利申请在内的所有引用参考文献的公开内容全文明确地以引用方式并入本文中。
当量、浓度或其它值或参数以范围、优选范围或上限优选值和下限优选值的列表给出时，应该理解为具体公开了由任何范围上限或优选值以及任何范围下限或优选值的任何对所形成的所有范围，而不管范围是否单独公开。在本文中列举数值范围的情况下，除非另有说明，否则范围旨在包括其端点以及该范围内的所有整数和分数。当限定范围时，本发明的范围不旨在限于所述的具体值。
在下面的实施例中进一步限定了本发明。应该理解，这些实施例虽然指出了本发明的优选实施方案，但仅作为说明给出。
实施例
实施例1
使用本公开的方法，在具有和没有旁路线的情况下进行色谱分离。使用配备有二氧化硅2EP柱(5μm，4.6×150mm)的Waters TharSFC方法站进行分离，该柱可从沃特世技术公司(Waters Technology Corporation)商购获得，并且结合名称出售。使用15g/L咪唑样品的甲醇溶液。
最初，通过将流动相泵送通过旁路线和检测器，以及色谱柱和检测器来执行再生步骤。执行再生步骤以洗涤来自系统的任何污染物并且准备柱以用于分离。再生步骤用90％CO2至10％甲醇(体积/体积)溶液在40℃下进行。自动背压调节器(ABPR)处的压力被设置为2175psi(15MPa)。
在再生步骤之后，将流动流导向通过旁路线的零体积连接器。然后将进料溶液引入到系统。通过以3mL/min泵送咪唑溶液来引入进料溶液。在混合器处，将咪唑溶液和二氧化碳以10％咪唑溶液与90％二氧化碳比率混合。ABPR处的压力被设置为2175psi(15MPa)，并且柱被保持在40℃。
最初将进料溶液引入到旁路线。监测检测器的输出，并且当输出示出平稳状态时，将流动流切换到色谱柱以开始分离。进一步的分析表明，色谱图示出在所需样品之前洗脱的杂质715，从725开始。
对于比较，在没有最初导向通过旁路线的进料溶液的情况下重复实验。将进料溶液直接引入到柱。图2示出没有旁路操作的分离的色谱图。在图2中，样品浓度缓慢增加，从而指示扩散前沿。图7的杂质715在图2中不可见。据信，杂质与样品的扩散部分共洗脱。两次分离的时间标度之差由样品开始装载柱所需的时间产生。
出于实施例1的目的，从分离中获得的色谱图确定平稳状态。对于图2中所示的色谱图，在前沿极度扩散的情况下，通过首先确定吸光度信号的最终值(1.46AU)来获得平稳状态的开始。然后，取该值的99％(1.45AU)来解释1％的变化。然后确定对应于该信号的时间是平稳状态的开始。为了获得图7中所示的色谱图的平稳状态的开始，色谱图所示的尖锐前沿被视为平稳状态的开始。
虽然本公开已经参考其前述实施例具体示出和描述，但是本领域技术人员将理解，在不脱离所附权利要求所涵盖的本发明的范围的情况下，可以在形式和细节上进行各种改变。

Claims (19)

1.一种色谱方法，所述方法包括：
将进料溶液的流动通过旁路线导向到检测器，以将所述进料溶液的扩散部分转向，使其不流动通过色谱柱，所述进料溶液包含流动相和样品；
观察所述检测器的输出，其中所述输出指示所述样品是否以非扩散浓度存在；以及
当所述输出指示所述非扩散浓度时，将所述进料溶液的所述流动导向通过所述色谱柱。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述输出指示当所述输出达到平稳状态时所述样品以所述非扩散浓度存在。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述旁路线是零体积连接器。
4.根据权利要求1所述的方法，还包括在所述进料溶液的所述流动被导向到所述色谱柱之后将所述流动从所述色谱柱导向到所述检测器。
5.根据权利要求1所述的方法，还包括循环所述进料溶液的通过所述检测器的一部分，其中回收来自所述部分的所述流动相和所述样品中的至少一者以用于在所述进料溶液的新部分中使用。
6.根据权利要求1所述的方法，其中所述色谱方法是开-关色谱法。
7.根据权利要求1所述的方法，其中所述流动相包含二氧化碳。
8.根据权利要求1所述的方法，其中所述流动相包含可压缩流体和共溶剂。
9.一种色谱方法，所述方法包括：
测量进料溶液中的样品的浓度以识别所述进料溶液的非扩散部分，其中所述非扩散部分具有与所述进料溶液的剩余部分相比非零且大致恒定的浓度；以及
将所述进料溶液的所述非扩散部分导向到色谱柱。
10.一种色谱系统，包括：
流动相和样品流动流；
在所述流动流下游的阀，其中所述阀能够通过色谱柱或旁路线中的任一者可变地建立流体路径；
与所述旁路线流体连通的第一检测器和与所述色谱柱流体连通的第二检测器；以及
控制器，其中所述控制器接收所述第一检测器的所述输出并且可控地致动所述阀。
11.根据权利要求10所述的色谱系统，其中所述控制器能够识别所述第一检测器的所述输出何时达到平稳状态，并且随即致动所述阀以将所述进料溶液流动导向到所述色谱柱。
12.根据权利要求10所述的色谱系统，其中所述控制器能够使用所述第一检测器的所述输出来致动所述阀，以便将样品带的扩散部分提供给所述旁路线，并且将样品带的非扩散部分提供给所述色谱柱。
13.根据权利要求10所述的色谱系统，其中所述第一检测器和所述第二检测器是相同的检测器。
14.根据权利要求10所述的色谱系统，其中所述第一检测器选自：UV/VIS检测器、RI检测器、电导率监测器以及它们的组合。
15.根据权利要求10所述的色谱系统，其中所述流动相包含二氧化碳和共溶剂，所述系统还包括与所述流动流流体连通的混合器，与所述混合器流体连通的二氧化碳源，与所述混合器流体连通的共溶剂源以及与所述混合器流体连通的共溶剂和样品源。
16.根据权利要求15所述的色谱系统，还包括在所述混合器上游的第二阀，其中所述第二阀能够可变地建立所述共溶剂源以及所述共溶剂和样品源中的任一者与泵之间的流体连接，所述泵能够将来自所述共溶剂源或所述共溶剂和样品源中的任一者的流动流加压至所述混合器。
17.根据权利要求15所述的色谱系统，还包括在所述第一检测器下游的回收和循环系统，其中所述系统能够使所述样品和所述共溶剂返回到所述共溶剂和样品源。
18.根据权利要求10所述的色谱系统，其中所述旁路线是零体积连接器。
19.根据权利要求15所述的色谱系统，其中所述共溶剂选自甲醇、乙醇、异丙醇、乙腈、丙酮、四氢呋喃，以及它们的混合物。
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