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ACD/Labs 2019 Chrom Workshop问答1

ACDLabs CN
2019.11.07

作者 ACD

TA的动态

11月6日 ACD/Labs 2019  Shanghai Chrom Workshop 在上海炬芯研发大楼 A幢2楼路演厅举行。期间,收集了参与的小伙伴们的有关Chrom Workshop,现场进行了口头答复。经过整理后将内容丰富如下:

问题1 得到(一系列要分离)化合物的pKa后,如何选择柱子,buffer?

回答:获得了一系列的化合物的pKa后(比如用ACD/Labs的pKa module计算),对buffer的选择是有一定的提示和警示意义的。警示目的就是要用对buffer。

先以一个化合物为例,预测最强酸性和最强碱性点pka分别是7.7(最深红色,磺胺弱酸)2.6(最深蓝色,芳香N弱碱)如下图:

则在下图的pH selector里会将6.7-8.7以及1.6-3.6标记为警示色(内红外黄)。这就是所谓的需要规避的pka正负一的区域。在这个区域里pH的0.1的变化,都能带来离子态和分子态比例的巨大变化,因而保留时间变动。离子态的变多则反相保留变差,分子态变多则反相保留增大。

所以如果要让目标物在6.7-8.7和1.6-3.6的pH时保留时间稳定,就一定要用缓冲。1.6-3.6范围内缓冲效果最佳的缓冲盐是磷酸盐(磷酸/磷酸二氢盐的缓冲范围1.5-3.5)而6.7-8.7范围内缓冲最佳的缓冲盐也是磷酸盐(磷酸一氢盐pka 7.2 ,最佳缓冲能力在正负一之间)。

在绿色的区域内是不必考虑缓冲的,在其范围之内分子的某种状态(分子态或者离子态)占完全的主导地位,即使有机相的是梯度,水相和有机相比例发生变动而引起流动相系统内的pH发生些微变化,也不会对保留产生大的影响。

ACD/Labs的pH selector 当前推荐pH的默认逻辑是是将黑色的竖线置于绿色区域之内。基于实际的需求和多种限制,我们未必必须在绿色区域内的pH开发方法。比如,当我们把多个目标物放置在一起一起考虑pKa时,如下图:

众多分子的主要pKa会占据大量的pH范围,如下图:

绿色的范围被大大压缩。虽然pH=4 附近还算有个不错的范围,但在用好buffer的情况去尝试其他的酸性条件也应该去做。以获得优异的峰形,并且控制色谱峰出峰时间稳定。

所以结论是在有主要pKa的pH范围进行研究时,需要用好有缓冲能力的buffer以确保研究对象的出峰时间稳定。 

在仅知道目标物pKa的情况下,是无法理性的选择色谱柱的。此时应把疏水性质的计算引入,进行保留的预估。所以图中的ACD/Labs的logD曲线的引入就能够预估物质在色谱柱上的保留。

上图增加的一条黑线,基本上可以画出普通C18色谱柱的保留极限能力。在不加无机和有机离子对试剂的情况下,此目标物质在pH2-8 之间会有保留。而亲水的C18色谱柱则有可能在logD>-3.0的水平上在更宽泛的pH范围上对大极性物质有保留。

将有关物质的logD图放置在一起来比较,则有更意义,对于所有已知物质的保留预估也可以更全面。下图中,黑色的边界是用常见的普通C18进行分离研究的pH范围,而绿色的边界则是亲水性C18可能能达到的边界和范围。因此选用什么类型的色谱柱,可以因此获得一些提示。

以上是从保留的角度来说的。从分离的角度出发,彼此贴近的logD曲线表示两个物质的疏水性差异小,仅以疏水性的区分能力来进行分离可能不足以解决分离问题。疏水分离潜力不足,还可以靠什么来分离呢?这个可以单独讨论。

大极性物质在亲水C18的保留的能力与物质本身的极性来源有很大的关系,多杂原子但总体无电荷的大极性分子与带有1个电荷或者永久电荷的大极性分子对不同的亲水柱的增加保留效果的反应有所不同。或者说,物质带电荷后的疏水性变化的预测以及多杂原子带来的极性大小的预测还有提高的余地。

以上是对问题1的答复。

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