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液相色谱缓冲盐选择及其应对措施

2021-12-26 12:25:46




前言

液相方法很多用到缓冲盐,我在从事研发工作的过程中,发现很多同仁对缓冲盐在液相方法中的应用不是太了解,遂分享一部分我的看法,抛砖引玉,相互交流。




适用范围


本指导原则仅适用于反向色谱与离子对色谱方法开发过程。



何时应用缓冲盐?


样品或样品中需研究的关键杂质有离子化倾向,其他特定少数情况另行叙述。

存在较强离子化倾向的组分,其中一部分是分子状态,与反相色谱固定相结合的更好;另一部分是离子状态,更亲和于流动相。如不使用缓冲盐控制其电离状态,即分子状态和离子状态的比例,很容易出现峰拖尾分叉变形的情况。这种情况下一般就不应该使用水/有机相系统作为流动相,应选用缓冲盐/有机相系统。




缓冲能力与pH选择


流动相如用到缓冲盐溶液,其应当有一定的缓冲能力,如果减少进样量,峰形改善,则说明很可能缓冲盐溶液缓冲能力不足。缓冲盐溶液的缓冲能力与缓冲盐浓度、缓冲盐溶液的pH值相关。缓冲盐浓度越大,缓冲能力越强;缓冲盐溶液的pH值越接近其pka,缓冲能力越强。一般缓冲盐溶液的pH值应在其pka±1的范围内,为了确保主成分的保留时间不因pH值的微小变化产生大的偏离,缓冲盐溶液的pH值应在样品pka±2的范围外。




截止波长


每种缓冲盐都有其对应的截止波长,方法的检测波长不得小于缓冲盐溶液的截止波长。检测波长越接近流动相截止波长,基线噪音越大,响应值误差越大,组分响应值和灵敏度变小。




常用缓冲盐pka与截止波长列表


缓冲盐

pka

缓冲范围

截止波长

磷酸盐

2.1

<3.1

<200nm(0.1%)

7.2

6.2-8.2

12.3

11.3-13.3

甲酸盐

3.8

2.8-3.8

210nm(10mM)

乙酸盐

4.8

3.8-5.8

210nm(10mM)

碳酸盐

6.4

5.4-7.4

<200(10mM)

三乙胺

11.0

10.0-12.0

<200(10mM)

三氟乙酸

≥2

1.5-2.5

210nm(0.1%)





缓冲盐应用一般思路


1、 缓冲盐浓度一般为10-50mmol/l。根据样品性质及进样量选择缓冲盐浓度,使其满足应有的缓冲能力。


2、 梯度洗脱中有机相比例允许的最高值,应根据缓冲盐与有机相混溶实验确定。取不同缓冲盐-有机相比例,确定有机相比例允许最高值,如缓冲盐:有机相为10:90、20:80、30:70等不同比例。不得在仪器上随意设置高比例有机相,以防缓冲盐析出损坏仪器。


3、 根据截止波长、pH值和缓冲能力等多个约束条件选择缓冲盐,如检测波长在末端吸收,则一般应选用磷酸盐。


4、 常用缓冲盐溶液有:0.1%磷酸/三氟乙酸/乙酸/甲酸溶液,0.02-0.05mol/l 磷酸二氢钾溶液(用磷酸调节pH至3.0)等


 5、碱性化合物优选钾盐,抑制拖尾效果更好。

本指导原则仅适用于反向色谱与离子对色谱方法开发过程。




缓冲盐的析出对HPLC各部件的影响与消除



利用液相色谱法检验药物的含量和有关物质时,其流动相中几乎要加入四丁基铵磷酸或烷基磺酸盐、磷酸盐中的一种甚至两种,它们对于改善样品的峰型,提高分离度起着至关重要的作用。但是当高浓度的缓冲盐与有机相按一定比例混合作为流动相时,往往会有结晶盐的析出。例如,用高效液相色谱法测定氯霉素含量时所用到的流动相:庚烷磺酸钠缓冲液(取磷酸二氢钾6.8g,用0.01mol/L庚烷磺酸钠溶液溶解并稀释至1000ml,再用三乙胺5ml混匀,磷酸调节PH至2.5):甲醇=62:38,在检验的过程中,常常会看到单向阀外表面有结晶盐析出。

那么缓冲盐的析出对仪器各部件都有哪些影响呢?

一、对单向阀的影响

图一是高效液相色谱仪单向阀的图片,把单向阀上的白色垫片(图一最上面的白色部分)取出,可以看到单向阀里面的配件,里面有一个红宝石,宝石球卡在宝石球基座里面,有液体通过宝石球时宝石球滚动,宝石球不滚动流动相无法通过单向阀。由于结晶盐的析出对宝石球造成污染,它的滚动不规则,流动相流向高压泵的流量也不规则,泵压也会波动,样品的保留时间也会受到影响。此外,从图二的构造来看,结晶盐也会造成阀球阀座受损而使密封性不好。

图一:

图二:


解决方案:A. 将单向阀用5%-6%硝酸溶液超声15分钟;B. 取出后换用纯水(色谱级别)超声15分钟;C. 取出后再换用甲醇超声15分钟。

二、对主动阀及管道的影响

如果在检验某项目中发现压力不稳、峰型很宽、保留时间不稳定,当排除单向阀问题之外,可以初步判断是主动阀阀芯堵塞。

如图,左下角是主动阀。

解决方法:拆下主动阀,上部是塑料阀芯,如下图所示,然后用60℃以上的热水超声清洗1分钟,再用甲醇超声1分钟,这两步的超声时间不宜过久。

如果柱压还未稳定,怀疑管道堵塞,用60℃以上的热水,装入流动相的瓶子,冲洗管路,以5ml/min的流速,连接双通冲洗约20min,再换上流动相。

三、对泵密封圈及柱塞杆的影响

在仪器使用过程中还是出现压力不稳,在排除以上两方面的影响后,可能考虑是结晶盐使柱塞杆或密封圈磨损。柱塞杆清洗是闭路循环模式,清洗液的量少,一般在线清洗会不彻底,长期就会造成缓冲盐在柱塞杆附近析出集聚。而且若密封圈磨损,缓冲盐极易进入清洗液中析出,在进行清洗柱塞杆过程中清洗液中的颗粒物会划伤密封圈,长时间这样运行,缓冲盐的颗粒物也会对柱塞杆造成磨损。

解决方法: 需要请厂家工程师更换密封圈。

柱塞杆:

密封圈:

在日常分析工作中,流动相中结晶盐的析出是不可避免的,关键在于我们需要及时清洗仪器的一些部件,以及定期对仪器进行系统冲洗,其次避免连续将一台仪器一直用于以高浓度缓冲盐为流动相的样品检验。做好仪器维护任重而道远。


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