CN202870045U - 一种三段式二维液相色谱系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种三段式二维液相色谱系统，所述三段式二维液相色谱系统包括第一维分离检测系统及第二维分离检测系统，第一色谱柱通过第一三通阀及第二三通阀连接第二色谱柱，第二色谱柱通过第三三通阀连接第三色谱柱；第一输液装置连接第一色谱柱的进样端；第一三通阀连接第一检测器，第二三通阀连接第二输液装置，第三色谱柱的出样端连接第二检测器。本实用新型通过两个中压或低压制备液相色谱系统的结合，达到高、中压制备液相色谱系统的分离能力，同时具有低、中压系统的大样品容量优势，并延长色谱柱的使用寿命；系统结构简单且应用范围广。

Description

一种三段式二维液相色谱系统

技术领域

本实用新型涉及制备液相色谱系统领域。具体地说，是一种三段式二维液相色谱系统。

技术背景

液相色谱是以获取纯样品为目的的一种分离技术，自20世纪30年代应用于色素的分离至今，得到了长足发展。20世纪80年代高效制备液相色谱在医药工业中有了迅速的发展，90年代在蛋白质的分离纯化上得到了大量应用。如今，制备色谱几乎在社会生产生活的各个领域均有应用，如次生类代谢产物、天然产物、大分子化合物及某些重要的药用生物活性蛋白、生物治疗品与诊断试剂的分离纯化。但是，与分析色谱相比，制备液相色谱分离效率不高，不能满足高纯度、高产量的需求。于是，人们致力寻找一种高分离效率的制备色谱模式，降低生产成本，得到高纯的样品。进样量与分离效率是液相制备色谱的两个重要指标，而进样量增加，会降低分离效率。为了同时兼顾进样量和分离效率，曾有人提出将一根大内径柱与一根小内径柱串联，其认为前面大内径柱能提供大得柱容量，后面小内径柱提供有效的分离。但是结果表明该方法不是一个有效的途径。2005年，关亚风等发明了一种内径逐渐缩小的锥形柱，选择合适的锥角使色谱谱带流型接近筛子状流型，其上样量大的同时能有效提高柱效。但是该色谱柱提高的柱效有限，对一些复杂物质分离效果不尽人意。

在制备色谱中，离线二维系统也是一种提高系统分离能力的有效手段，其操作是首先将样品用低压制备液相色谱粗分，将收集的洗脱液浓缩后，再以中、高压液相色谱分离。这种方法操作复杂费时费力，且浪费大量溶剂，生产成本高。而使用六通阀的捕集柱模式在线二维制备液相色谱系统也因其自动化程度高，分离能力强也得到应用。至今还没有人将三个中低压的液相色谱柱有机结合起来构建成在线的二维制备色谱系统，并用于规模化制备生产。

实用新型内容

本实实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种三段式二维制备液相色谱系统。

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：一种三段式二维液相色谱系统，包括第一维分离检测系统及第二维分离检测系统，所述第一维分离检测系统包括第一色谱柱、第二色谱柱、第一输液装置、第一检测器、第一三通阀及第二三通阀；所述第二维分离检测系统包括第二色谱柱、第三色谱柱、第二输液装置、第二检测器及第二三通阀、第三三通阀；所述第一三通阀连接第二三通阀；

其中，第一色谱柱通过第一三通阀及第二三通阀连接第二色谱柱，第二色谱柱通过第三三通阀连接第三色谱柱；第一输液装置连接第一色谱柱的进样端；第一三通阀连接第一检测器，第二三通阀连接第二输液装置，第三色谱柱的出样端连接第二检测器。

优选的，所述第一色谱柱、第二色谱柱及第三色谱柱内均填充有固定相，所述第二色谱柱与第三色谱柱内的固定相相同，所述第一色谱柱内的固定相异于第二色谱柱及第三色谱柱内的固定相。

优选的，所述第一色谱柱、第二色谱柱及第三色谱柱之间均为连通式连接，固定相能够自由通过第一三通阀、第二三通阀及第三三通阀。本实用新型中所述的连通式连接，是指三个色谱柱之间的连接处未设有筛板，以方便前一色谱柱为后一色谱柱补充填料。而色谱柱与其他部件连接的接口上均设有筛板，防止填料流失。

进一步的，所述固定相为反相填料、正相填料、离子交换树脂填料、手性填料及亲和填料中的一种或两种。

优选的，所述第一输液装置由两个输液泵组成，所述第二输液装置由两个输液泵组成。

进一步的，所述第一色谱柱、第二色谱柱及第三色谱柱均采用圆柱形色谱柱、色谱塔或色谱球中的一种。

优选的，所述的三段式二维液相色谱系统，还包括废液回收装置。所述废液回收装置可采用耐腐蚀的废液桶或其他容器。

本实用新型中所述的第一检测器及第二检测器均采用紫外分析检测器。

本实用新型的一种三段式二维液相色谱系统的使用方法，包括如下步骤：

步骤1、初始状态，第一色谱柱与第二色谱柱断开，第一色谱柱连通第一检测器；切换第三三通阀将第二色谱柱与第三色谱柱断开；运行第一输液装置，使样品进入第一色谱柱并在第一色谱柱中进行分离，由第一检测器对样品分离情况进行实时监测；

步骤2、当目标物从第一色谱柱洗脱下来时，通过切换第一三通阀、第二三通阀将第一色谱柱与第二色谱柱连接，目标物在第二色谱柱内吸附，洗脱目标物的流动相则由第二色谱柱的柱尾流入废液回收装置；

步骤3、切换第一三通阀、第二三通阀及第三三通阀，将第二色谱柱与第一色谱柱断开，第二色谱柱连接第三色谱柱，运行第二维分离检测系统，对目标物进行第二维分离，目标物由第二检测器在第三色谱柱的出样端进行检测后收集；

步骤4、当样品中目标物含量较低时，步骤2完成后可直接返回初始状态，重复步骤1和步骤2，然后再进行步骤3。即当目标物在样品中的含量很少时，可多次进样进行第一维分离操作，然后再运行第二维分离检测系统对样品进行进一步分离纯化。

所述的三段式二维制备液相色谱系统，每一维分离检测系统都可以是低压或者是中压制备系统，第一维与第二维分离检测系统中使用的检测器，可以为制备型紫外-可见检测器、荧光检测器、蒸发光散射检测器、示差折光检测器及电导检测器等各种检测器；第一维与第二维分离检测系统中使用的色谱柱，可采用玻璃、PEEK或不锈钢材质的常规圆柱形色谱柱、色谱塔、色谱球及其它各种形状的色谱柱。

所述的三段式二维制备液相色谱系统所使用的固定相为各种规格的聚合物材料及颗粒、硅胶以及原位聚合的整体材料，包括：反相填料、正相填料、离子交换树脂填料、体积排阻填料、整体填料、手型填料以及亲和填料。

与现有技术相比，本实用新型的积极效果是：

1、本实用新型通过三通接口及计算机软件，将三根色谱分离柱有机结合成一种三段式二维制备液相色谱系统，在此系统的制备分离过程中：低压与低压结合，在低压分离条件下可达到中压分离效果；中压与中压结合，在中压的分离条件下，即可达到高压的分离效果。此系统保留了中低压制备色谱进样量大的优势，同时拥有高压制备分离效率高的特点。降低了对设备的要求，从而降低了成本。

2、本实用新型中三根色谱柱为串联式连通，前一根色谱柱可为后一根色谱柱补充填料，保证后面色谱柱的分离能力不变，具有动态压缩柱的功能，延长色谱柱的使用寿命。

3、本实用新型在一次进样量后，目标物经过两次的分离，可直接得到纯化的产物，能节约大量的溶剂和时间，减少处理步骤，节省人力，降低成本。

4、本实用新型应用范围广，不仅应用于有机合成物质的分离，而且在生物制药的纯化、发酵液提取、天然产物分离等有广泛的应用前景，尤其适合低含量产物的分离富集。

附图说明

图1为本实用新型实施例1的一种三段式二维液相色谱系统的结构示意图；

图2为本实用新型实例1中样品的HPLC分析色谱图；

图3为本实用新型实例1中样品分离后目标物的HPLC分析色谱图；

图中各部件标记如下：1-第一维分离检测系统，2-第二维分离检测系统，3-废液桶，10-第一色谱柱，11-第一三通阀，12-第一输液泵，13-第一检测器，20-第二三通阀，21-第二色谱柱，22-第三三通阀，23-第二输液泵，24-第二检测器，25-第三色谱柱。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的较佳实施例进行详细阐述，以使本实用新型的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本实用新型的保护范围做出更为清楚明确的界定。

实施例1：请参考附图1，一种三段式二维液相色谱系统，包括第一维分离检测系统1及第二维分离检测系统2，第一维分离检测系统1包括第一色谱柱10、第二色谱柱21、第一输液装置、第一检测器13、第一三通阀11及第二三通阀20；第二维分离检测系统2包括第二色谱柱21、第三色谱柱25、第二输液装置、第二检测器24及第二三通阀20、第三三通阀22。

其中，第一三通阀11连接第二三通阀20，第一输液装置连接第一色谱柱10的进样端，第一三通阀11的一个接口连接第一色谱柱10的出样端，第一三通阀11的侧边接口连接第一检测器13；第二三通阀20一接口连接第一三通阀11，第二三通阀20的侧边接口连接第二输液装置，第二三通阀20的另一接口连接第二色谱柱21的进样端，第二色谱柱21的出样端通过第三三通阀22连接第三色谱柱25的进样端，第三色谱柱25的出样端连接第二检测器24。

本实用新型中，第一色谱柱10通过第一三通阀11及第二三通阀20连接第二色谱柱21，第二色谱柱21通过第三三通阀22连接第三色谱柱25，第一色谱柱10、第二色谱柱21及第三色谱柱25三个色谱柱间相互连接处为直接连通，连接处未设有筛板，是方便色谱柱之间的互相补充填料；而三根色谱柱与其他部件的连接处连接口均设有孔径为10μm的筛板，以防止色谱填料流失。

本实施例中第一输液装置由两个第一输液泵12组成，第二输液装置由两个第二输液泵23组成。

本实施例中三根色谱柱均为内径25mm，长300mm的液相色谱制备柱。其中，第一色谱柱10所填装填料为粒径50μm的C18填料，第二色谱柱21和第三色谱柱25内所填装填料为粒径25μm的C18填料。

本实施例中的第一检测器13及第二检测器24均采用的是紫外-可见检测器。

本实用新型三段式二维液相色谱系统，还包括一废液回收装置，本实施例中废液回收装置包括废液桶3及排液管。将洗脱液通过排液管排到废液桶3内进行废液处理或进行回收利用。

下面结合实际操作来进一步说明本实用新型的三段式二维液相色谱系统的性能及其使用方法。

请参考附图2与附图3，利用本实用新型的三段式二维液相色谱系统分离检测样品，所述样品为天然提取物，样品的HPLC分析色谱图如图2所示，目标物为图2中峰A。其分析色谱条件为：检测波长为330nm，色谱柱为YMC-C18(5μm，4.6×150mm)，梯度洗脱。样品的第一维色谱分离与第二维色谱分离均使用0.1％三氟乙酸水溶液、乙腈为流动相，进行梯度洗脱。

利用本实用新型的三段式二维制备液相色谱系统进行分离检测时，操作步骤如下：初始时，第一色谱柱10与第二色谱柱21断开，第一色谱柱10连通第一检测器13；切换第三三通阀22将第二色谱柱21与第三色谱柱25断开；通过第一三通阀11将第一色谱柱10的柱尾出口与第一检测器13相连通，样品在第一色谱柱10内进行初步分离，第一检测器13对样品分离情况进行实时监测；当目标物从第一色谱柱10中洗脱下来时，切换第一三通阀11及第二三通阀20，使第一色谱柱10的柱尾与第二色谱柱21的柱头相连，同时将第三三通阀22的一个接口连接排液管，排液管将第二色谱柱21的柱尾的洗脱液排进废液桶3内，则在此洗脱过程中目标物直接进入到第二色谱柱21内并吸附于柱头。

切换第二三通阀20使第二色谱柱21的柱头与第二输液装置相连，切换第三三通阀22使第二色谱柱21的柱尾与第三色谱柱25的柱头连接。然后运行第二维分离检测系统2，对富集在第二色谱柱21柱头的目标物再进行更高效的分离，分离后的目标物经第二检测器24检测后进行收集。收集的目标物用HPLC进行分析，谱图如图3所示。

实验结果表明：本实用新型系统结构简单，通过三个三通阀将三根色谱柱及两个中、低压一维制备液相色谱系统有机地结合起来，达到高、中压制备液相色谱系统的高分离能力，同时具有低、中压系统的大样品容量优势，解决了进样量与分离能力之间的矛盾；三根色谱柱连通式连接，前一根色谱柱可为后一根色谱柱补充填料，保证后面色谱柱的分离能力，延长色谱柱的使用寿命；系统结构简单，易于搭建，大大降低了生产成本；而且通用性好，应用范围广。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围内。

Claims (7)

1.一种三段式二维液相色谱系统，其特征在于，包括第一维分离检测系统及第二维分离检测系统，所述第一维分离检测系统包括第一色谱柱、第二色谱柱、第一输液装置、第一检测器、第一三通阀及第二三通阀；所述第二维分离检测系统包括第二色谱柱、第三色谱柱、第二输液装置、第二检测器及第二三通阀、第三三通阀；所述第一三通阀连接第二三通阀；

其中，第一色谱柱通过第一三通阀及第二三通阀连接第二色谱柱，第二色谱柱通过第三三通阀连接第三色谱柱；第一输液装置连接第一色谱柱的进样端；第一三通阀连接第一检测器，第二三通阀连接第二输液装置，第三色谱柱的出样端连接第二检测器。

2.根据权利要求1所述的三段式二维液相色谱系统，其特征在于，所述第一色谱柱、第二色谱柱及第三色谱柱内均填充有固定相，所述第二色谱柱与第三色谱柱内的固定相相同，所述第一色谱柱的固定相异于第二色谱柱及第三色谱柱内的固定相。

3.根据权利要求2所述的三段式二维液相色谱系统，其特征在于，所述第一色谱柱、第二色谱柱及第三色谱柱之间均为连通式连接，固定相能够自由通过第一三通阀、第二三通阀及第三三通阀。

4.根据权利要求2或3所述的三段式二维液相色谱系统，其特征在于，所述固定相为反相填料、正相填料、离子交换树脂填料、手性填料及亲和填料中的一种或两种。

5.根据权利要求1所述的三段式二维液相色谱系统，其特征在于，所述第一输液装置由两个输液泵组成，所述第二输液装置由两个输液泵组成。

6.根据权利要求1或2或3所述的三段式二维液相色谱系统，其特征在于，所述第一色谱柱、第二色谱柱及第三色谱柱均采用圆柱形色谱柱、色谱塔或色谱球中的一种。

7.根据权利要求1或2或3所述的三段式二维液相色谱系统，其特征在于，还包括废液回收装置。

Images