WO1999065587A1 - Vorrichtung und verfahren zur flüssigchromatographischen trennung von stoffgemischen unter druck - Google Patents

Vorrichtung und verfahren zur flüssigchromatographischen trennung von stoffgemischen unter druck Download PDF

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WO1999065587A1
WO1999065587A1 PCT/EP1999/004068 EP9904068W WO9965587A1 WO 1999065587 A1 WO1999065587 A1 WO 1999065587A1 EP 9904068 W EP9904068 W EP 9904068W WO 9965587 A1 WO9965587 A1 WO 9965587A1
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solid phase
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valve
fractionation
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PCT/EP1999/004068
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Luz Becker
Ralf God
Holger Gumm
Christian Heuer
Lutz MÜLLER-KUHRT
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Sepiatec Gmbh
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    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D15/00—Separating processes involving the treatment of liquids with solid sorbents; Apparatus therefor
    • B01D15/08—Selective adsorption, e.g. chromatography
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N30/00—Investigating or analysing materials by separation into components using adsorption, absorption or similar phenomena or using ion-exchange, e.g. chromatography or field flow fractionation
    • G01N30/02—Column chromatography
    • G01N30/26—Conditioning of the fluid carrier; Flow patterns
    • G01N30/28—Control of physical parameters of the fluid carrier
    • G01N30/36—Control of physical parameters of the fluid carrier in high pressure liquid systems
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    • G01N30/80—Fraction collectors
    • G01N30/82—Automatic means therefor
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    • G01N30/06—Preparation
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    • G01N30/02—Column chromatography
    • G01N30/84—Preparation of the fraction to be distributed
    • G01N2030/8411—Intermediate storage of effluent, including condensation on surface

Definitions

  • the invention relates to an apparatus and a method for liquid chromatographic separation of mixtures of substances under pressure according to the preambles of claims 1 and 10.
  • a separation of a sample mixture takes at least 24 hours due to the complexity of the device described.
  • Another disadvantage is that the separate fractions can only be dispensed by means of a fraction collector. Less complex mixtures of substances can be separated with this system disadvantageously only with the same effort. It is not possible to reduce the separation time.
  • the invention is based on the object of offering an apparatus and a method for liquid chromatographic separation of different substance mixtures under pressure, with which separation, processing or isolation of the substance mixture and the separated samples with less complex substance mixtures in a shorter time and with less effort can be achieved.
  • the invention enables the fully automatic processing and separation of samples in practically eight hours. That leads to a significant personnel, Time and cost savings.
  • the device according to the invention has a high degree of compactness, a shape that does not take up much space and a high degree of universal applicability.
  • the high universal applicability of the device according to the invention results in particular from the developments of the subclaims.
  • the samples can be applied either in liquid form via a sample application loop in connection with a preparative autosampler or via a low pressure valve row and alternatively one or more sample application columns can also be used for a fixed task.
  • this is achieved with the developments of claims 4 and 6, that a multi-way valve is arranged between the sample application system and the separation column, and thereby the optional or simultaneous connection of sample application columns, a sample application loop and a low-pressure valve series is possible, which makes it universally applicable underlines in a compact, space-saving design of the device according to the invention advantageously.
  • Another advantage is the possibility of using different detector systems simultaneously or alternatively. This is made possible by the inventive designs of the device according to claims 5 and 7.
  • a multi-way valve arranged immediately after the separating column allows these differently operating detectors to be connected.
  • the optional or simultaneous use of fraction collectors and fractionation valves is also possible, so that the automatic operation can be effectively carried out even when larger amounts of separated substances are produced.
  • Another significant advantage of the device according to the invention is that by arranging a 4-way valve in the end region of the solid phase extraction unit, undesired fractions are not passed through the solid phase extraction unit but are flushed directly into the waste. This saves time and reduces opening and closing.
  • Claims 3 and 8 relate to the further development with regard to the possible number of fractionation columns that can be arranged in the solid phase extraction unit. Theoretically, their number can be unlimited. Practically, however, it has been shown that two fractionation columns are already sufficient for different applications, in particular also due to the compact design that this enables. Ten to fifty fractionation columns are ideal when more complicated and usually manual sample preparation is required.
  • Fig. 1 is a schematic representation of the device with a separation column
  • FIG. 2 is a schematic representation with 13 -Port-12-
  • FIG. 3 is a schematic representation with only two
  • the sample to be separated is fed to a separation column 6 via a sample application system 5. 1 shows several variants of the test task.
  • the test application can be carried out either via a low-pressure valve series 5.14 to 5.21 or via a test application loop 5.2 in connection with a preparative autosampler 5.1 or via one or more sample application columns 5.8. Switching between sample feed columns 5.8 and sample feed loop 5.2 takes place via a 2-by-3-way valve 5.5.
  • the trial loop 5.2 is about a 6-way valve 5.4 switched from autosampler 5.2 to separation column 6. Excess sample material gets into waste container 5.3.
  • the sample application columns 5.8 are vented with water via a 3-way valve 5.9 and a 6-way valve 5.6 before they are connected to the separating column 6 via the 6-way valve 5.6 and the 2-way 3-way valve 5.5 become.
  • the sample application columns 5.8 are each connected to the eluent stream via 4-way valves 5.10 to 5.13.
  • Pump 3 and pump 4 are used to drive a gradient, pump 3 conveying an aqueous buffer solution via valves 1.1 to 1.4 and pump 4 promoting organic solvents via valves 2.1 to 2.4.
  • the mixture After sample application via the sample application system 5, the mixture enters a separation column 6.
  • the separation column 6 is filled with a separation material that enables reverse phase chromatography.
  • a detection system 7 the components eluting from the separation column 6 are detected and recorded with software.
  • a controllable valve 7.3 for flow distribution enables both the use of detectors 7.1 (for example UV, fluorescence) based on a flow measuring principle and the use of detectors 7.2 in which the sample is changed during measurement and thereby destroyed (for example mass-selective detector, Light scattering detector). This circuit enables the connection of all conceivable HPLC detection systems.
  • the components arrive at a T-piece 8.
  • water is metered into the eluent via a pump 9, thereby increasing the polarity of the solution.
  • This eluate then becomes a solid phase extraction unit 10, which has twenty 4-way valves 11.1 to 11.20, switched.
  • the column material extracts the components from the eluate.
  • the 4-way valves 11.1 to 11.20 are controlled either by peak detection of the detection system 7, by a time control or by a combination of both.
  • the 4-way valves 11.1 to 11.10 are controlled by the control program so that when the first fractionation column 10.1 of the solid phase extraction unit 10 is loaded, with the aid of a pump 12 via a valve connection 14.1 of a 3-way valve 13 and the 4-way -Valve 11.11 water is added to the fractionation column 10.1 to flush the components and the column of residual buffer.
  • the flushed-out aqueous buffer solution is transferred to a waste container 18 via further 4-way valves 11.12 to 11.21 and a 3-way valve 15.
  • An organic solvent (here methanol) is then conveyed to the first fractionation column 10.1 by means of the pump 12 via a connection 14.2 of the 3-way valve 13 and via the corresponding 4-way valve 11.11 and the components eluted there are transferred to the 4th -Way valves 11.12 to 11.21 and the 3-way valve 15 in the fraction collector 17.13 or (another variant) the fractionation valves 17.1 to 17.12.
  • the flushed fractionation column 10.1 of the solid phase extraction unit 10 is conditioned with water via the connection 14.1 of the 3-way valve 13 and the 4-way valve 11.11 by means of pump 12 for the next fractionation.
  • the resulting waste is flushed out into the waste container 18 via the 4-way valves 11.12 to 11.21 and the 3-way valve 15. While these processes take place on the first fractionation column 10.1 of the solid phase extraction unit 10, further components are already adsorbed one after the other on the other fractionation columns 10.2-10.10, cleaned and finally introduced into the fraction output unit 17 and these fractionation columns 10.2-10.10 are also conditioned for the acceptance of further sample fractions. In this way, more than ten fractions can be processed.
  • fractionation columns 10.1-10.10 of the solid phase extraction unit 10 are fractionated, while at the same time other fractionation columns 10.1-10.10.10 are rinsed, conditioned and thus prepared for further fractionation.
  • a 4-way valve 11.21 makes it possible that unwanted fractions do not have to be processed via the solid phase extraction unit 10 and are led to the fraction collector 17.13 or the fractionation valves 17.1-17.12, but can instead be flushed directly into the waste container 16. This saves time and solvents and only the components of interest are collected.
  • FIG. 2 A further advantageous embodiment of the invention is shown in FIG. 2.
  • the 10 solid-phase extraction columns 10.1 to 10.10 for example, which are connected to the liquid flow via 21 4-way valves 11.1 to 11.21 (FIG. 1)
  • 12 solid-phase extraction columns 10.1 to 10.12 are provided, which are connected via T-pieces 23.1 to 23.24 and 4 13-port 12 position valves 19, 20, 21 and 22 are connected to the liquid flow.
  • a high-pressure 3-way valve 25 in connection with a Waste container 18a arranged. Waste from rinsing steps of the separation column 6 and fractions, which should not be switched to the solid phase extraction unit 10, get into it.
  • the components After separation in the separation column 6 and detection in the detection system 7, the components arrive at the T-piece 8.
  • water is metered into the eluent via a pump 9, thereby increasing the polarity of the solution.
  • This eluate is then switched to the solid phase extraction unit 10, which in this variant has four 13-port 12 position valves 19, 20, 21 and 22 and 24 T-pieces 23.1 to 23.24.
  • Other variants with other valves, e.g. B. four 17-port 16-position valves, as well as variants with four multi-port multi-position valves of another number is also conceivable.
  • the advantages of this configuration are, in particular, that instead of 21 4-way valves, four 13-port 12-position valves, 24 T-pieces and a high-pressure 3-way valve are required. This is considerably cheaper and the construction is more compact.
  • the column material extracts the components from the eluate.
  • the 13-port-12-position valve 24 is controlled either by peak detection of the detection system 7, by a time control or by a combination of both.
  • the first solid phase extraction column 10.1 is loaded via 13-port 12-position valve 19 and T-piece 23.1.
  • the 13-port-12-position valves 19, 20, 21 and 22 are controlled by the control program in such a way that when the first solid-phase extraction column 10.1 of the solid-phase extraction column unit 10 is loaded, using a pump 12 via the connection 14.1 of the 3-way Valve 13, 13-port 12-position valve 20 and T-piece 23-13 water are added to this solid phase extraction column to flush the components and the column of residual buffer (Fig. 2).
  • This remaining aqueous buffer solution is flushed out into the waste container 18 via the further T-piece 23-1, 13-port-12-position valve 21 and the 3-way valve 15.
  • An organic solvent e.g.
  • methanol is then conveyed to the first solid phase extraction column using the pump 12 via the connection 14.2 of the 3-way valve 13 and via the corresponding 13-port 12 position valve 20 and T-piece 23.13 and the components eluted there are conveyed via the T-piece 23.1, 13-port 12 position valve 21 and the 3-way valve 15 into the fraction collector or the fractionation valves 17.
  • the flushed solid phase extraction column is conditioned with water via the connection 14.1 of the 3-way valve 13, 13-port 12 position valve 20 and the T-piece 23-13 by means of pump 12 for the next fractionation.
  • the resulting waste is flushed out into the waste container 18 via T-piece 23.1, 13-port 12 position valve 21 and the 3-way valve 15.
  • Fractions that are not to be added to the solid phase extraction column unit 10 can be sent via the 3-way valve 25 directly to the waste 18 or via 13-port 12 position valves 19 and 20 directly to the fraction collector 17.13 or to the fractionation valves 17 be transferred.
  • 3 and 4 show further refinements of the invention.
  • 10 solid-phase extraction columns 10.1 to 10.10 which are connected to the liquid flow via 21 4-way valves 11.1 to 11.21, as shown in FIG. 1
  • this variant has only two solid-phase extraction columns 10.1 and 10.2, which are connected via a 10-port 2-position valve 24 are connected to the liquid flow.
  • the advantages of these variants are that instead of 21 4-way valves 11.1 to 11.21 (FIG. 1), only a 10-port 2-position valve 24 is required.
  • ten solid phase extraction columns 10.1 to 10.10 only two solid phase extraction columns 10.1 and 10.2 are required. This is also significantly cheaper and the design is more compact.
  • This variant is suitable for both analytical and preparative use.
  • the separated components reach the T-piece 8.
  • water is metered into the eluent via the pump 9, thereby increasing the polarity of the solution.
  • This eluate is then switched to a solid phase extraction unit 10, which in this variant has a 10-port 2-position valve 24.
  • the column material extracts the components from the Eluate.
  • the 10-port 2 position valve 24 is controlled in a time-controlled manner. The length of the switching interval depends on the size and capacity of the solid phase extraction columns and the time required for rinsing, eluting and equilibrating the solid phase extraction columns. .
  • FIG. 3 shows the loading of the solid phase extraction column 10.1 via the 10-port 2-position valve 24. Then the 10-port 2 position valve 24 is switched over by the control program, so that with the help of the pump 12 via the valve connection 14.1 of the 3- Way valve 13 water is added to this solid phase extraction column 10.1 in order to flush the components and the solid phase extraction column 10.1 from residual buffer (see FIG. 4). This remaining aqueous buffer solution is flushed out into the waste container 18 via the 10-port 2-position valve 24 and the 3-way valve 15.
  • An organic solvent e.g.
  • the flushed solid phase extraction column 10.1 is conditioned with water via the valve connection 14.1 of the 3-way valve 13 and the 10-port 2 position valve 24 by means of the pump 12 for the next fractionation.
  • the resulting waste is flushed out into the waste container 18 via the 10-port 2-position valve 24 and the 3-way valve 15. While all of these processes take place on the first solid phase extraction column (FIG.
  • a computer program can use the chromatograms and spectra recorded with the detectors 7 to decide whether a fraction that has just been adsorbed in the solid phase extraction column is passed on to the fraction collector or to the fractionation valves 17 or is flushed into the waste 18 . This option is particularly important if the plant is used for the purification of synthesis products from combinatorial chemistry.

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zur flüssigchromatographischen Trennung von Stoffgemischen unter Druck. Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur flüssigchromatographischen Trennung von verschiedenartigen Stoffgemischen unter Druck anzubieten, mit denen eine Trennung, Aufarbeitung bzw. Isolierung des Stoffgemisches und der getrennten Proben bei weniger komplexen Stoffgemischen in einer kürzeren Zeit und mit geringerem Aufwand erreicht werden kann. Die Lösung der Aufgabe erfolgt mit einer Vorrichtung zur flüssigchromatographischen Trennung von Stoffgemischen unter Druck, bestehend aus einem Probeaufgabensystem (5), Pumpen (3, 4, 9, 12), einem Detektionssystem (7), einer Fraktionsausgabeeinrichtung (17), einer Rechnereinheit, Mehr-Wege-Ventilen, die dadurch gekennzeichnet ist, daß nur eine Trennsäule (6) und eine Festphasenextraktionseinheit (10) druckstabil gekoppelt sind.

Description

Vorrichtung und Verfahren zur flüssigehromatographischen Trennung von Stoffgemischen unter
Druck
Beschreibung
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zur flüssigehromatographischen Trennung von Stoffgemischen unter Druck gemäß den Oberbegriffen der Ansprüche 1 und 10.
Die Auftrennung von aus organischen Bestandteilen bestehenden Stoffge ischen erfolgt seit längerer Zeit mittels Flüssigchromatographie insbesondere der Hochdruckflüssigkeitschromatographie . Die Gründe sind im wesentlichen in der Anwendungsbreite und der Universalität sowie in der Robustheit der Methode zu sehen, da praktisch jedes organische Substanzgemisch auftrennbar und detektierbar ist. Die Probeaufgabe und der eigentliche chromatographische Prozess selbst sind weitestgehend automatisiert . Jedoch existieren im Bereich der Aufarbeitung von bereits getrennten Fraktionen, insbesondere bei semipräparativen oder präparativen Trennungen, nur sehr unbefriedigende Lösungen. Fraktionssa mler sind zwar in der Lage die von der Trennsäule eluierenden Peaks nach Peakerkennung zusaπuneln, aber es bleibt das Problem, daß die getrennten Verbindungen in hoher Verdünnung und in oftmals sehr großen Lösungsmittelvolumina vorliegen, aus denen sie z.B. durch Vakuumdestilation reisoliert werden müssen. Da gegenwärtig die Flüssig- Chromatographie nahezu ausschließlich an Umkehrphasen- Materialien mit organisch/wäßrigen Eluenten unter Pufferzusatz durchgeführt wird, ergibt sich zusätzlich die Schwierigkeit, daß auch die zugesetzten Puffersubstanzen wieder vom gewünschten Produkt abgetrennt werden müssen.
Da bei einer derartigen Probenaufarbeitung viele manuelle Schritte notwendig werden, ist diese Methodik häufig sehr personal- und zeitaufwendig und stellt deshalb den eigentlichen geschwindigkeitsbestimmenden Schritt bei der chromatographischen Trennung von Gemischen dar, besonders immer dann, wenn nicht nur eine sondern mehrere oder alle Komponenten einer Mischung isoliert werden sollen.
Bei der Isolierung biologisch aktiver Substanzen aus natürlichen Extrakten ist diese wirtschaftliche Problematik besonders augenfällig anzutreffen.
So ist in der DE 196 41 210 AI eine Vorrichtung und ein Verfahren auf HPLC-Basis zur Trennung hochkomplexer Substanzgemische beschrieben, mit denen eine Trennung dieser Substanzgemische vollautomatisch innerhalb ein bis zwei Tagen möglich sein soll . Dadurch wäre es denkbar, daß bei günstiger Infrastruktur, also das Vorhandensein entsprechender Testsysteme verbunden mit einer Strukturaufklärung, innerhalb von zwei bis drei Tagen eine Identifizierung der wirksamen Komponente eines Extraktes zu ermöglichen. Die beschriebene Vorrichtung besteht aus mindestens zwei Trennsäuleneinheiten, die mit mindestens zwei Festphasenextraktionseinheiten und drei Pumpeneinheiten gekoppelt sind, deren Zusammenwirken mittels einer Rechnereinheit gesteuert werden kann. Eine Probenaufgabe ist hier nachteiliger Weise nur mit einer sogenannten Probenaufgabesäule möglich. Das erfordert eine umfangreiche Probenvorbereitung, denn die Probe muß mit der stationären Phase der Trennsäule im flüssigen Zustand gemischt werden und anschließend einrotiert werden. ,
Eine Auftrennung eines Probengemisches dauert auf Grund der Komplexität der beschriebenen Vorrichtung mindestens 24 Stunden. Ebenfalls nachteilig ist, daß die Ausgabe der getrennten Fraktionen nur mittels eines Fraktionssammlers möglich ist. Weniger komplexe Stoffgemische können mit dieser Anlage nachteiligerweise nur mit dem gleichen Aufwand getrennt werden. Eine Verringerung der Trennzeit ist nicht möglich.
Auch bei der Abtrennung von nur einer Substanz aus einem Substanzgemisch ist bei dieser Vorrichtung eine Aufwands- und Trennzeitverringerung nicht möglich
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur flüssigehromatographischen Trennung von verschiedenartigen Stoffgemischen unter Druck anzubieten, mit denen eine Trennung, Aufarbeitung bzw. Isolierung des Stoffgemisches und der getrennten Proben bei weniger komplexen Stoffgemischen in einer kürzeren Zeit und mit geringerem Aufwand erreicht werden kann.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt mit den kennzeichnenden Teilen der Ansprüche 1 und 10.
Die Erfindung ermöglicht die vollautomatische Aufarbeitung und Auftrennung von Proben in praktisch acht Stunden. Das führt zu einer bedeutenden Personal-, Zeit- und Kosteneinsparung. Bei hoher Trennleistung und geringer Trennzeit weist die erfindungsgemäße Vorrichtung eine hohe Kompaktheit, eine wenig raumbeanspruchende Form und eine hohe universelle Anwendbarkeit auf . Die hohe universelle Anwendbarkeit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ergibt sich insbesondere aus den Weiterbildungen der Unteransprüche .
So ist es möglich, daß die Proben wahlweise in flüssiger Form über eine Probeaufgabeschleife in Verbindung mit einem präparativen Autosampier oder über eine Niederdruckventilreihe aufgegeben werden können und alternativ auch eine oder mehrere Probeaufgabesäulen für eine feste Aufgabe einsetzbar sind. Erfindungsgemäß wird das mit den Weiterbildungen der Ansprüche 4 und 6 erreicht, daß zwischen dem Probeaufgabesystem und der Trennsäule ein Mehr-Wege- Ventil, angeordnet und dadurch der wahlweise oder gleichzeitige Anschluß von Probeaufgabesäulen, einer Probeaufgabeschleife und einer Niederdruckventilreihe möglich wird, was die universelle Anwendbarkeit bei kompakter, platzsparender Bauweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorteilhafterweise unterstreicht.
Ein weiterer Vorteil besteht in der Möglichkeit des gleichzeitigen oder alternativen Einsatzes unterschiedlicher Detektorsysteme. Das wird ermöglicht durch die erfindungsgemäßen Ausbildungen der Vorrichtung gemäß der Ansprüche 5 und 7. Ein unmittelbar nach der Trennsäule angeordnetes Mehr-Wege- Ventil erlaubt den Anschluß dieser unterschiedlich arbeitenden Detektoren. Gemäß der Weiterbildung des Anspruches 9 ist ebenso die wahlweise oder gleichzeitige Verwendung von Fraktionssammlern und Fraktionierventilen möglich, so daß auch beim Anfall größerer Mengen von getrennten Substanzen der automatische Betrieb effektiv geführt werden kann.
Ein weiterer wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht darin, daß durch die Anordnung eines 4-Wege-Ventils im Endbereich der Festphasen- extraktionseinheit gemäß den erfindungsgemäßen Ausbildungen des Anspruches 2 unerwünschte Fraktionen nicht über die Festphasenextraktionseinheit geführt sondern direkt in den Abfall gespült werden. Dadurch wird Zeit gespart und der Auf and gesenkt .
Die Ansprüche 3 und 8 betreffen die Weiterbildung hinsichtlich der möglichen Zahl der Fraktioniersäulen, die in der Festphasenextraktionseinheit angeordnet sein können. Theoretisch kann deren Anzahl unbegrenzt sein. Praktisch hat sich jedoch gezeigt, daß bereits zwei Fraktioniersäulen für verschiedene Anwendungen, insbesondere auch bedingt durch die dadurch mögliche kompakte Bauweise, ausreichend sind. Zehn bis fünfzig Fraktioniersäulen sind optimal, wenn kompliziertere und normalerweise manuell durchgeführte Probenaufarbeitungen notwendig werden.
Die Ausgestaltungen gemäß der Ansprüche 10 bis 13 zeigen verschiedene vorteilhafte Möglichkeiten der Anordnung von Mehr-Port-Mehr-Positionsventilen auf, die ansteuerbar mit den Fraktioniersäulen der Festphasenextraktionseinheit verbunden sind und die gemäß Anspruch 11 mit T-Stücken kombiniert werden. Damit können sowohl die Kosten der Herstellung als auch der Service-Aufwand gesenkt werden.
Die Weiterbildung gemäß Anspruch 14 stellt aufgrund der Anordnung von zwei ansteuerbaren Vier-Wege-Ventilen pro Fraktioniersäule die robustere Variante dar. Der Ausfall eines Ventiles beeinträchtigt die Funktionsfähigkeit der Anlage nur gering.
Die Erfindung wird anhand einer Zeichnung näher erläutert . Es zeigen
Fig. 1 eine schematische Darstellung der Vorrichtung mit einer Trennsäule und einer
Festphasenextraktionseinheit , Fig. 2 eine schematische Darstellung mit 13 -Port-12-
Positionsventilen, Fig. 3 eine schematische Darstellung mit nur zwei
Festphasenextraktionssäulen beim Beladen der ersten Säule (10.1) und Fig. 4 eine schematische Darstellung mit nur zwei
Festphasenextraktionssäulen beim Freispülen der ersten Säule (10.1).
Die zu trennende Probe wird über ein Probeaufgabesystem 5 einer Trennsäule 6 zugeführt. In Fig. 1 sind mehrere Varianten der Probeaufgabe dargestellt . Die Probeaufgabe kann wahlweise über eine Niederdruckventilreihe 5.14 bis 5.21 oder über eine Probeaufgabeschleife 5.2 in Verbindung mit einem praparativen Autosampier 5.1 oder über ein oder mehrere Probenaufgabesäulen 5.8 erfolgen. Die Umschaltung zwischen Probeaufgabesäulen 5.8 und Probeaufgabeschleife 5.2 erfolgt über ein 2 -mal-3 -Wege- Ventil 5.5. Die Probeaufgabeschleife 5.2 wird über ein 6-Wege-Ventil 5.4 vom Autosampier 5.2 auf die Trennsäule 6 umgeschaltet . Überschüssiges Probematerial gelangt in Abfallbehälter 5.3. Über ein 3 -Wege-Ventil 5.9 und ein 6-Wege-Ventil 5.6 werden die Probeaufgabesäulen 5.8 mit Wasser entlüftet bevor sie über das 6-Wege-Ventil 5.6 und das 2 -mal-3 -Wege-Ventil 5.5 mit der Trennsäule 6 verbunden werden. Die Probeaufgabesäulen 5.8 werden jeweils über 4-Wege- Ventile 5.10 bis 5.13 mit dem Eluentenstro verbunden. Pumpe 3 und Pumpe 4 dient dem Fahren eines Gradienten, wobei die Pumpe 3 eine wäßrigen Pufferlösung über Ventile 1.1 bis 1.4 und die Pumpe 4 organischer Lösungsmittel über die Ventile 2.1 bis 2.4 fördert.
Nach Probeaufgabe über das Probeaufgabesystem 5 tritt das Gemisch in eine Trennsäule 6 ein. Die Trennsäule 6 ist mit einem Trennmaterial gefüllt, das eine Umkehrphasenchromatographie ermöglicht. In einem Detektionssystem 7 werden die von der Trennsäule 6 eluierenden Komponenten dedektiert und mit einer Software aufgezeichnet. Ein steuerbares Ventil 7.3 zur Flußaufteilung ermöglicht dabei sowohl den Einsatz von auf einem Durchflußmeßprinzip basierenden Detektoren 7.1 (z.B. UV, Fluoreszenz), als auch den Einsatz von Detektoren 7.2, bei denen die Probe bei der Messung verändert und dadurch zerstört wird (z.B. massenselektiver Detektor, Lichtstreudetektor) . Durch diese Schaltung wird der Anschluß aller denkbaren HPLC- Detektionssysteme möglich.
Die Komponenten gelangen zu einem T-Stück 8. Hier wird über eine Pumpe 9 Wasser zum Eluenten dosiert und dadurch die Polarität der Lösung erhöht. Anschließend wird dieses Eluat zu einer Festphasenextraktionseinheit 10, die zwanzig 4 -Wege-Ventile 11.1 bis 11.20 aufweist, geschaltet . Dabei extrahiert das Säulenmaterial die Komponenten aus dem Eluat . Die Steuerung der 4-Wege- Ventile 11.1 bis 11.20 erfolgt entweder durch Peakerkennung des Detektionssystemes 7, durch eine Zeitsteuerung oder durch eine Kombination von beiden. Die 4-Wege-Ventile 11.1 bis 11.10 werden von dem Steuerungsprogramm so gesteuert, daß, wenn die erste Fraktioniersäule 10.1 der Festphasenextraktionseinheit 10 beladen ist, mit Hilfe einer Pumpe 12 über einen Ventilanschluß 14.1 eines 3 -Wege-Ventils 13 und des 4- Wege-Ventils 11.11 Wasser auf die Fraktioniersäule 10.1 gegeben wird, um die Komponenten und die Säule von restlichem Puffer freizuspülen. Die freigespülte wäßrige Pufferlösung wird über weitere 4 -Wege-Ventile 11.12 bis 11.21 und ein 3-Wege-Ventil 15 in einen Abfallbehälter 18 überführt.
Anschließend wird ein organisches Lösungsmittel (hier Methanol) mit Hilfe der Pumpe 12 über einen Anschluß 14.2 des 3-Wege-Venils 13 und über das entsprechende 4- Wege-Ventil 11.11 auf die erste Fraktioniersäule 10.1 gefördert und die dort eluierten Komponenten werden über die 4 -Wege-Ventile 11.12 bis 11.21 und das 3 -Wege- Ventil 15 in den Fraktionssammler 17.13 bzw. in (eine anderen Variante) die Fraktionierventile 17.1 bis 17.12 gefördert.
Die freigespülte Fraktioniersäule 10.1 der Festphasenextraktionseinheit 10 wird mit Wasser über den Anschluß 14.1 des 3 -Wege-Ventils 13 und das 4-Wege- Ventil 11.11 mittels Pumpe 12 für die nächste Fraktionierung konditioniert . Der dabei anfallende Abfall wird über die 4 -Wege-Ventile 11.12 bis 11.21 und das 3 -Wege-Ventil 15 in den Abfallbehälter 18 ausgespült . Während diese Vorgänge an der ersten Fraktioniersäule 10.1 der Festphasenextraktionseinheit 10 ablaufen, werden bereits weitere Komponenten nacheinander auf den übrigen Fraktioniersäulen 10.2-10.10 adsorbiert, gereinigt und schließlich in die Fraktionsausgabeeinheit 17 eingebracht und diese Fraktioniersäulen 10.2-10.10 ebenfalls für die Aufnahme weiterer Probenfraktionen konditioniert . Auf diese Weise können mehr als zehn Fraktionen bearbeitet werden. Desweiteren stehen virtuell mehr als zehn Fraktionssäulen zur Verfügung, weil auf Fraktioniersäulen 10.1-10.10 der Festphasenextraktionseinheit 10 fraktioniert wird, während gleichzeitig andere Fraktioniersäulen 10.1- 10.10 gespült, konditioniert und damit für eine weitere Fraktionierung vorbereitet werden. Ein 4-Wege-Ventil 11.21 ermöglicht, daß unerwünschte Fraktionen nicht über die Festphasenextraktionseinheit 10 prozessiert werden müssen und zum Fraktionssammler 17.13 oder den Fraktionierventilen 17.1-17.12 geführt werden, sondern direkt in den Abfallbehälter 16 gespült werden können. Dadurch wird Zeit und Lösungsmittel eingespart und nur die interessierenden Komponenten werden gesammelt.
In Fig. 2 ist eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung dargestellt . Anstelle der beispielsweise 10 Festphasenextraktionssäulen 10.1 bis 10.10, die über 21 4-Wege-Ventile 11.1 bis 11.21 mit dem Flüssigkeitsstrom verbunden sind (Fig. 1) , sind hier 12 Festphasenextraktionssäulen 10.1 bis 10.12 vorgesehen, die über T-Stücke 23.1 bis 23.24 und 4 13-Port-12- Positionsventile 19, 20, 21 und 22 mit dem Flüssigkeitsstrom verbunden sind. Vor der Festphasenextraktionseinheit 10 ist zusätzlich ein Hochdruck-3-Wege-Ventil 25 in Verbindung mit einem Abfallbehälter 18a angeordnet. Dort hinein gelangt Abfall aus Spülschritten der Trennsäule 6 und Fraktionen, die nicht auf die Festphasenextraktionseinheit 10 geschaltet werden sollen. Die Komponenten gelangen nach Trennung in der Trennsäule 6 und Detektion im Detektionssystem 7 zum T-Stück 8. Hier wird über eine Pumpe 9 Wasser zum Eluenten dosiert und dadurch die Polarität der Lösung erhöht . Dieses Eluat wird anschließend zu der Festphasenextraktionseinheit 10, die in dieser Variante vier 13-Port-12- Positionsventile 19, 20, 21 und 22 sowie 24 T-Stücke 23.1 bis 23.24 aufweist, geschaltet. Weitere Varianten mit anderen Ventilen, z. B. vier 17-Port-16- Positionsventilen, sowie Varianten mit vier Mehr-Port- Mehr-Postionsventilen anderer Zahl ist ebenso denkbar. Die Vorteile dieser Ausgestaltung liegen insbesondere darin, daß anstelle von 21 4-Wege-Ventilen vier 13- Port-12-Positionsventile, 24 T-Stücke und ein Hochdruck-3 -Wege-Ventil benötigt werden. Dies ist erheblich preisgünstiger und die Bauweise ist kompakter .
In der Festphasenextraktionseinheit 10 extrahiert das Säulenmaterial die Komponenten aus dem Eluat . Die Steuerung des 13-Port-12-Positionsventils 24 erfolgt entweder durch Peakerkennung des Detektionssystemes 7, durch eine Zeitsteuerung oder durch eine Kombination von beiden .
Die erste Festphasenextraktionssäule 10.1 wird über 13- Port- 12 -Positionsventil 19 und T-Stück 23.1 beladen. Die 13-Port-12-Positionsventile 19, 20, 21 und 22 werden von dem Steuerungsprogramm so gesteuert, daß, wenn die erste Festphasenextraktionssäule 10.1 der Festphasenextraktionssäuleneinheit 10 beladen ist, mit Hilfe einer Pumpe 12 über den Anschluß 14.1 des 3 -Wege- Ventils 13, das 13-Port-12-Positionsventil 20 und das T-Stück 23-13 Wasser auf diese Festphasenextraktionssäule gegeben wird, um die Komponenten und die Säule von restlichem Puffer freizuspülen (Fig. 2) . Diese restliche wässrige Pufferlösung wird über das weitere T-Stück 23-1, 13-Port-12-Positionsventil 21 und das 3- Wege-Ventil 15 in den Abfallbehälter 18 ausgespült. Anschließend wird ein organisches Lösungsmittel (z. B. Methanol) mit Hilfe der Pumpe 12 über den Anschluß 14.2 des 3 -Wege-Ventils 13 und über das entsprechende 13- Port-12-Positionsventil 20 und T-Stück 23.13 auf die erste Festphasenextraktionssäule gefördert und die dort eluierten Komponenten werden über das T-Stück 23.1, 13- Port-12-Positionsventil 21 und das 3 -Wege-Ventil 15 in den Fraktionssammler oder die Fraktionierventile 17 gefördert. Die freigespülte Festphasenextraktionssäule wird mit Wasser über den Anschluß 14.1 des 3 -Wege- Ventils 13, 13-Port-12-Positionsventil 20 und das T- Stück 23-13 mittels Pumpe 12 für die nächste Fraktionierung konditioniert. Der dabei anfallende Abfall wird über T-Stück 23.1, 13-Port-12- Positionsventil 21 und das 3 -Wege-Ventil 15 in den Abfallbehälter 18 ausgespült.
Während alle diese Vorgänge an der ersten Festphasenextraktionssäule 10.1 ablaufen, werden bereits weitere Komponenten nacheinander auf den übrigen Festphasenextraktionssäulen 10.2 bis 10.12 adsorbiert, gereinigt und schließlich auf den Fraktionssammler 17.3 oder die Fraktionierventile 17.1 bis 17.12 gegeben und diese Festphasenextraktionssäulen 10.2 bis 10.12 ebenfalls für die Aufnahme weiterer Fraktionen konditioniert .
Durch diesen zyklischen Betrieb können beliebig viele Fraktionen bearbeitet werden, weil virtuell mehr als 12 Festphasenextraktionssäulen 10.1 bis 10.12 zur Verfügung stehen.
Fraktionen, die nicht auf die Festphasenextraktions- säuleneinheit 10 gegeben werden sollen, können über das 3 -Wege-Ventil 25 direkt in den Abfall 18 oder über 13- Port-12-Positionsventile 19 und 20 direkt zum Fraktionssammler 17.13 bzw. auf die Fraktionierventile 17 überführt werden.
In Fig. 3 und Fig. 4 sind weitere Ausgestaltungen der Erfindung aufgezeigt. Anstelle der beispielsweise 10 Festphasenextraktionssäulen 10.1 bis 10.10, die über 21 4 -Wege-Ventile 11.1 bis 11.21 mit dem Flüssigkeitsstrom verbunden sind wie es Fig. 1 zeigt, hat diese Variante nur noch zwei Festphasenextraktionssäulen 10.1 und 10.2, die über ein 10-Port-2-Positionsventil 24 mit dem Flüssigkeitsstrom verbunden sind. Die Vorteile dieser Varianten bestehen darin, daß statt 21 4 -Wege-Ventile 11.1 bis 11.21 (Fig. 1) nur ein 10-Port-2- Positionsventil 24 benötigt wird. Statt zehn Festphasenextraktionssäulen 10.1 bis 10.10 werden nur zwei Festphasenextraktionssäulen 10.1 und 10.2 benötigt. Das ist ebenfalls erheblich preisgünstiger und die Bauweise ist kompakter. Diese Variante ist sowohl für analytische als auch für präparative Anwendung geeignet .
Die getrennten Komponenten gelangen zum T-Stück 8. Hier wird über die Pumpe 9 Wasser zum Eluenten dosiert und dadurch die Polarität der Lösung erhöht. Anschließend wird dieses Eluat zu einer Festphasenextraktionseinheit 10, die in dieser Variante ein 10-Port-2- Positionsventil 24 aufweist, geschaltet. Dabei extrahiert das Säulenmaterial die Komponenten aus dem Eluat. Die Steuerung des 10-Port-2 -Positionsventils 24 erfolgt zeitgesteuert. Die Länge des Schaltintervalls orientiert sich an der Größe und Kapazität der Festphasenextraktionssäulen und dem Zeitbedarf für das Spülen, Eluieren und Equilibrieren der Festphasen- extraktionssäulen. ,
Fig. 3 zeigt das Beladen der Festphasenextraktionssäule 10.1 über das 10-Port-2-Positionsventil 24. Anschließend wird das 10-Port-2 -Positionsventil 24 von dem Steuerungsprogramm umgeschaltet, so daß mit Hilfe der Pumpe 12 über den Ventilanschluß 14.1 des 3-Wege- Ventils 13 Wasser auf diese Festphasenextraktionssäule 10.1 gegeben wird, um die Komponenten und die Festphasenextraktionssäule 10.1 von restlichem Puffer freizuspülen (siehe Fig. 4) . Diese restliche wässrige Pufferlösung wird über das 10-Port-2-Positionsventil 24 und das 3-Wege-Ventil 15 in den Abfallbehälter 18 ausgespült. Anschließend wird ein organisches Lösungsmittel (z. B. Methanol) mit Hilfe der Pumpe 12 über den Ventilanschluß 14.2 des 3-Wege-Ventils 13 und über das 10-Port-2 -Positionsventil 24 auf die erste Festphasenextraktionssäule 10.1 gefördert und die dort eluierten Komponenten werden über das 10-Port-2- Positionsventil 24 und das 3 -Wege-Ventil 15 in den Fraktionssammler 17 oder die Fraktionierventile 17.1 bis 17.12 gefördert. Die freigespülte Festphasenextraktionssäule 10.1 wird mit Wasser über den Ventilanschluß 14.1 des 3-Wege-Ventils 13 und das 10- Port-2 -Positionsventil 24 mittels der Pumpe 12 für die nächste Fraktionierung konditioniert. Der dabei anfallende Abfall wird über das 10-Port-2- Positionsventil 24 und das 3 -Wege-Ventil 15 in den Abfallbehälter 18 ausgespült. Während alle diese Vorgänge an der ersten Festphasenextraktionssäule ablaufen (Fig. 4), wird bereits weiteres Eluat auf der Festphasenextraktionssäule 10.2 adsorbiert. Nun wird erneut das 10-Port-2- Positionsventil 24 geschaltet und die auf Festphasen- extraktionssäule ' 10.2 adsorbierte Fraktion wird gereinigt und schließlich auf den Fraktionssammler 17 oder die Fraktionierventile 17.1 bis 17.12 gegeben und die Festphasenextraktionssäule 10.2 ebenfalls für die Aufnahme weiterer Fraktionen konditioniert, während gleichzeitig auf die Festphasenextraktionssäule 10.1 Eluat adsorbiert wird.
Durch diesen zyklischen Betrieb können beliebig viele Fraktionen bearbeitet werden, weil virtuell mehr als zwei Festphasenextraktionssäulen zur Verfügung stehen.
Aufgrund des kurzen Zwischenparkens auf den Auffangsäulen kann über ein Computerprogramm an Hand der mit den Detektoren 7 aufgenommenen Chromatogramme und Spektren entschieden werden, ob eine gerade in der Festphasenextraktionssäule adsorbierte Fraktion zum Fraktionssammler bzw. zu den Fraktionierventilen 17 weitergeleitet wird oder in den Abfall 18 gespült wird. Diese Möglichkeit ist besonders wichtig, wenn die Anlage zur Aufreinigung von Syntheseprodukten aus der kombinatorischen Chemie Verwendung findet. Bezugszeichenliste
1.1 - 1.4 Niederdruckventilreihe
2.1 - 2.4 Niederdruckventilreihe
3 Pumpe
4 Pumpe
5 Probeaufgabesystem
5.1 Autosampier
5.2 Probeaufgabeschleife
5.3 Abfallbehälter
5.4 6-Wege-Ventil
5.5 2 -mal-3 -Wege-Ventil
5.6 6-Wege-Ventil
5.7 Abfallbehälter
5.8 Aufgabesäule
5.9 3 -Wege-Ventil
5.10 - 5.: L3 4-Wege-Ventil
5.14 - 5.21 Niederdruckventilreihe
6 Trennsäule
7 Detektionssystem
7.1 Detektor
7.2 Detektor
7.3 Ventil
8 T-Stück
9 Pumpe
10 Festphasenextraktionseinheit
10.1 - 10 .10 Fraktioniersäule
11.1 - 11 .21 4 -Wege-Ventile
12 Pumpe
13 3 -Wege-Ventil
14.1 - 14 .2 Ventilanschluß
15 3 -Wege-Ventil 16 Abfallbehälter
17 Fraktionsausgabeeinrichtung 17.1 - 17.12 Fraktionierventil
17.13 Fraktionssammler
18 Abfallbehälter 18a Abfallbehälter
19 13-Port-12-Positionsventil
20 13-Port-12-Positionsventil
21 13-Port-12-Positionsventil
22 13-Port-12-Positionsventil 23.1 - 23.24 T-Stück
24 10-Port-2-Positionsventil
25 Hochdruck- 3 -Wege-Ventil

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung zur flüssigehromatographischen Trennung von Stoffgemischen unter Druck, bestehend aus
- einem Probeaufgabensystem (5)
- Pumpen (3, 4, 9, 12)
- einem Detektionssystem (7) - einer Fraktionsausgabeeinrichtung (17)
- einer Rechnereinheit
- Mehr-Wege-Ventilen, dadurch gekennzeichnet, daß nur eine Trennsäule (6) und eine Festphasenextraktionseinheit (10) druckstabil gekoppelt sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Endbereich der Festphasenextraktionseinheit (10) ein mit der Festphasenextraktionseinheit (10) , der Fraktionsausgabeeinrichtung (17) und dem Abfallbereich (16) eine Verbindung herstellbares Mehr-Wege-Ventil (11.21) angeordnet ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2 , dadurch gekennzeichnet, daß die Festphasenextraktionseinheit (10) mindestens zwei Fraktioniersäulen (10.1, 10.2) aufweist.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 , dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Probeaufgabesystem (5) und der Trennsäule (6) ein Mehr-Wege-Ventil (5.5) angeordnet ist .
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Trennsäule (6) und dem Detektorsystem (7) ein Mehr-Wege-Ventil (7.3) angeordnet ist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Probeaufgabesystem (5) eine Niederdruckventilreihe (5.14 bis 5.21), eine Probeaufgabeschleife (5.2) oder/und eine oder mehrere Probeaufgabesäulen (5.8) aufweist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Detektionssystem (7) ein Detektor (7.1), wie UV- oder Fluoreszenzdetektor, und/oder einen massenselektive oder Lichtstreu-Detektor (7.2) aufweist .
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Festphasenextraktionseinheit (10) zwischen 10 und 50 Fraktioniersäulen (10.x) aufweist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Fraktionsausgabeeinrichtung (17) Fraktionssammler (17.13) und/oder Fraktionierventile (17.1 bis 17.12) aufweist.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Fraktioniersäulen (10.x) der Festphasenextraktionseinheit (10) mit mindestens einem Mehr- Port-Mehr-Positionsventil (19, 20, 21, 22, 24) ansteuerbar verbunden sind.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Mehr-Port-Mehr-Positionsventile (19, 20, 21, 22) pro Fraktioniersäule (10.x) über zwei T-Stücke (23) miteinander ansteuerbar verbunden sind.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß vier 13-Port-12-Positionsventile (19, 20, 21, 22) über 24 T-Stücke (23.1 - 23.24) mit zwölf Fraktioniersäulen (10.1 - 10.12) ansteuerbar verbunden sind.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß ein 10-Port-2-Positionsventil (24) mit zwei Fraktioniersäulen (10.1 und 10.2) ansteuerbar verbunden sind.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Fraktioniersäulen (10.x) mit je zwei Vier-Wege- Ventilen ansteuerbar verbunden sind.
15. Verfahren zur flüssigehromatographischen Trennung von Stoffgemischen unter Druck, unter Verwendung der Vorrichtung gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die aus der Trennsäule (6) austretenden Proben einem Detektor (7) zugeführt werden und nach Erhalt des Detektorsignales die Signale zum Weitertransport (10) auf eine Festphasen- extraktionseinheit (10) benutzt werden.
16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Verfahrensablauf softwaregesteuert wird.
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