CN112069743A - 一种用于开发高效液相色谱流动相的模拟计算方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种用于开发高效液相色谱流动相的模拟计算方法，包括如下步骤：a、选择流动相溶剂；b、模拟流动相溶剂和待分析目标醛酮类物质的物质能量，计算流动相溶剂与待分析目标醛酮类物质之间的相互作用力；c、筛选与待分析目标醛酮类物质相互作用力较大的溶剂进入实验阶段验证；d、完成方法开发。本发明所述的模拟计算方法较大程度的减少前期溶剂筛选所用的时间，进而降低工作量，提升方法开发工作效率。
Description
技术领域
本发明属于高效液相色谱方法开发领域，尤其是涉及一种用于开发高效液相色谱流动相的模拟计算方法。
背景技术
在车内空气质量的分析过程中，目前主要采用高效液相色谱法对车内空气质量中的醛酮类物质进行分析，随着消费者大众对车内空气质量及气味的关注程度不断增加，越来越多的整车企业开始要求对除甲醛、乙醛及丙烯醛“三醛”之外的醛酮类物质进行分析，见表1，以确保车内空气质量不会对驾乘人员产生伤害。
表1醛酮类物质分析清单
目前高效液相色谱常用乙腈/水作为流动相来对甲醛、乙醛、丙烯醛三种醛类物质进行分析，但在实际操作的过程中，不同醛酮的存在会对分析结果产生干扰，随着分析的醛酮类物质的不断增加，预估此类干扰的现象将会更加明显。因此必须要开发新型的流动相体系对不同种的醛酮类物质进行分析，传统的开发方法为不断的配制不同比例、不同种类的流动相体系，通过实验验证的方法，对分离结果进行验证，最后挑选合适的流动相体系对目标的醛酮类物质进行分析。
上述传统的开发方法存在如下问题：
(1)选择潜在的流动相将会耗费较长的时间，选取流动相一般思路为对常用的流动相按试错的方式进行搭配，最终会导致开发周期较长，耗时耗力；
(2)通常用于高效液相色谱的流动相为多溶剂按一定配比配置，如果通过实验的方法对合理的配比进行摸索，涉及的配比可达1000以上，会耗费极大的人力物力。
综合以上分析，开发一种用于开发高效液相色谱流动相的模拟计算方法具有非常重大的意义。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种用于开发高效液相色谱流动相的模拟计算方法，以为技术人员在高效液相色谱流动相体系的开发过程中提供指导，提升在新型流动相开发过程中的工作效率。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种用于开发高效液相色谱流动相的模拟计算方法，包括如下步骤：
a、选择流动相溶剂；
b、模拟流动相溶剂和待分析目标醛酮类物质的物质能量，计算流动相溶剂与待分析目标醛酮类物质之间的相互作用力；
c、筛选与待分析目标醛酮类物质相互作用力较大的溶剂进入实验阶段验证；
d、完成方法开发。
优选地，所述步骤b中流动相溶剂与待分析目标醛酮类物质之间的相互作用力的计算公式如式1所示：
Einter＝Eto-(Eso+Esu) (1)
其中：Einter为不同分子之间相互作用力，kcal/mol；
Eto为经动力学优化之后的流动相与分离目标物质的总能量，kcal/mol；
Eso为经动力学优化之后的分离目标物质总能量，kcal/mol；
Esu为经动力学优化之后的流动相总能量，kcal/mol。
优选地，所述步骤b中相互作用力的计算过程如下：
在相互作用力的计算过程中，首先需对各个分子进行分子几何结构优化，几何结构优化之后进行分子能量计算，最终得到各单项的分离目标物总能量(Eso)和流动相总能量(Esu)；
将流动相分子与分离目标物质分子放入同一体系，同样在进行几何结构优化之后计算优化后的系统总能量Eto，最后参照公式(1)计算得到不同分子之间的相互作用力。
优选地，所述步骤b的流动相溶剂和待分析目标醛酮类物质的物质能量采用Material Studio分子模拟软件模拟计算，使用软件中Dmol3模拟计算模块中的Becke-Lee-Yang-Parr(BLYP)函数来计算不同分子之间的相互作用力。
优选地，所述流动相溶剂为水、甲醇、异丙醇、乙腈、四氢呋喃、乙酸乙酯、CH2Cl2中一种或两种的混合物。
优选地，所述待分析目标醛酮类物质包括甲醛、乙醛、丙烯醛、丙酮、丁烯醛、丁酮、丁醛、甲基丙烯醛、苯甲醛、戊醛、甲基苯甲醛、苯己酮。
相对于现有技术，本发明所述的用于开发高效液相色谱流动相的模拟计算方法具有以下优势：
(1)本发明所述的模拟计算方法可以大大降低在流动相溶剂筛选过程中的人力、物力成本，大大降低成本，提升方法开发工作效率；
(2)本发明所述的模拟计算方法可以为流动相体系的不同配比提供数据支持，大大降低成本，提升工作效率。
附图说明
图1为用于开发高效液相色谱流动相的模拟计算方法的技术路线图。
具体实施方式
除有定义外，以下实施例中所用的技术术语具有与本发明所属领域技术人员普遍理解的相同含义。以下实施例中所用的试验试剂，如无特殊说明，均为常规生化试剂；所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。
下面结合实施例来详细说明本发明。
本发明实施例中不同分子经动力学优化后能量见表2-4：
表2经动力学优化后分离目标物质总能量(Eso)
表3经动力学优化后流动相总能量(Esu)
| 物质清单 | 能量/kcal/mol |
| 乙腈 | -7.30 |
| 四氢呋喃 | 7.90 |
表4经动力学优化之后的流动相与分离目标物质的总能量(Eto)
| 物质清单 | 能量/kcal/mol |
| 甲醛-乙腈 | -7.4 |
| 乙醛-乙腈 | -8.36 |
| 丙酮-乙腈 | -26.25 |
| 丙烯醛-乙腈 | 0.45 |
| 甲醛-四氢呋喃 | -8.05 |
| 乙醛-四氢呋喃 | -8.32 |
| 丙酮-四氢呋喃 | -27.77 |
| 丙烯醛-四氢呋喃 | -2.47 |
| 四氢呋喃-丁酮 | 45.72 |
| 四氢呋喃-丁醛 | 40.46 |
| 四氢呋喃-苯甲醛 | 37.36 |
| 四氢呋喃-戊醛 | 42.22 |
实施例1
本实施例筛选了乙腈与四氢呋喃作为潜在的流动相对甲醛、乙醛、丙酮及丙烯醛进行分离，按照本发明如图1的技术路线，参考公式1，按照本发明的计算方法，对两种潜在的流动相体系与四种待分离醛酮物质之间的能量进行计算，可得如下表5所示能量结果：
表5不同流动相与分离目标物质之间相互作用力
由表5可知，在乙腈流动相体系内，相互作用力最大物质(丙烯醛)与相互作用力最小物质(甲醛)的作用力差值为2.57kcal/mol，而在四氢呋喃流动相体系内，该差值高达5.78kcal/mol，因此在分离效果上四氢呋喃流动相体系具有更好的分离区间。
其次在丙酮及丙烯醛分离上，在乙腈流动相体系内(乙腈-丙酮)与(乙腈-丙烯醛)之间的相互作用力差值为0.57kcal/mol，而在四氢呋喃流动体系内(四氢呋喃-丙酮)与(四氢呋喃-丙烯醛)之间的相互作用力差值为2.02kcal/mol，因此在四氢呋喃流动相体系内，丙酮及丙烯醛之间的流出时间相较于乙腈流动相体系会比较大，实验验证见表6所示的分离结果。
表6不同流动相体系所定性物质与保留时间对应关系
综合上述两个原因，从分离区间及丙酮与丙烯醛在不同流动相体系内的相互作用力差值上来分析，可以选择四氢呋喃作为潜在流动相，对甲醛、乙醛、丙酮及丙烯醛进行分离。
实施例2
本实施例对表1中的丁酮、戊醛、丁烯醛、丁醛四种物质进行验证，本发明的相互作用力计算方法及实验分离结果如下表7所示。
表7四氢呋喃作为流动相的相互作用力及实际分离时间
由上表7可得，通过本发明的计算方法，得到的相互作用力值大小与醛酮类物质在高效液相色谱中的实际出峰时间具有较高的一致性，因此在后期的方法开发过程中，可以首先采用模拟计算的方法筛选部分流动相体系，然后进行上机分析，可大大减少工作量。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种用于开发高效液相色谱流动相的模拟计算方法，其特征在于：包括如下步骤：
a、选择流动相溶剂；
b、模拟流动相溶剂和待分析目标醛酮类物质的物质能量，计算流动相溶剂与待分析目标醛酮类物质之间的相互作用力；
c、筛选与待分析目标醛酮类物质相互作用力较大的溶剂进入实验阶段验证；
d、完成方法开发。
2.根据权利要求1所述的用于开发高效液相色谱流动相的模拟计算方法，其特征在于：所述步骤b中流动相溶剂与待分析目标醛酮类物质之间的相互作用力的计算公式如式1所示：
Einter＝Eto-(Eso+Esu) (1)
其中：Einter为不同分子之间相互作用力，kcal/mol；
Eto为经动力学优化之后的流动相与分离目标物质的总能量，kcal/mol；
Eso为经动力学优化之后的分离目标物质总能量，kcal/mol；
Esu为经动力学优化之后的流动相总能量，kcal/mol。
3.根据权利要求2所述的用于开发高效液相色谱流动相的模拟计算方法，其特征在于：所述步骤b中相互作用力的计算过程如下：
在相互作用力的计算过程中，首先需对各个分子进行分子几何结构优化，几何结构优化之后进行分子能量计算，最终得到各单项的分离目标物总能量(Eso)和流动相总能量(Esu)；
将流动相分子与分离目标物质分子放入同一体系，同样在进行几何结构优化之后计算优化后的系统总能量Eto，最后参照公式(1)计算得到不同分子之间的相互作用力。
4.根据权利要求2所述的用于开发高效液相色谱流动相的模拟计算方法，其特征在于：所述步骤b的流动相溶剂和待分析目标醛酮类物质的物质能量采用Material Studio分子模拟软件模拟计算，使用软件中Dmol3模拟计算模块中的Becke-Lee-Yang-Parr(BLYP)函数来计算不同分子之间的相互作用力。
5.根据权利要求1所述的用于开发高效液相色谱流动相的模拟计算方法，其特征在于：所述流动相溶剂为水、甲醇、异丙醇、乙腈、四氢呋喃、乙酸乙酯、CH2Cl2中一种或两种的混合物。
6.根据权利要求1所述的用于开发高效液相色谱流动相的模拟计算方法，其特征在于：所述待分析目标醛酮类物质包括丙酮、丁烯醛、丁酮、丁醛、甲基丙烯醛、苯甲醛、戊醛、甲基苯甲醛、苯己酮。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20201211 |