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从丁二酸的双峰到溶剂效应的消除 ——ACD/Labs 微信群讨论纪实

ACDLabs CN
2021.4.07

作者 ACD

TA的动态

精彩内容

202141日,ACD Labs技术群群主在济南火车站赶火车,结果高铁晚点,于是在候车大厅乱转。突然技术群里嘉诺康的研发老总张波提起了群主前天提的一个老话题,为什么丁二酸在XBridge色谱柱上pH3为双峰,pH2则显示为单峰。这个话题一出,不同凡响,群内各种假说分析,非常有趣也有知识性,特此记录,以飨读者。





两个假说

第一假说是稳定构象假说。

利用透视图,令两个羧基处于邻位或者对位。认为此两种构象较为稳定。

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深圳药欣的王泽人博士

单健的异构体的转换应该也是很快的,不确定是否是异构的原因



第二假说是电离态假说。

丁二酸有两个pKa,其中一个酸性强,pKa低到3点多,所以pH=3的时候还有离子态,pH=2的时候就都是分子态了。所以调整了pH就能消除双峰。也就是说pH3时的双峰,那肯定前出的是离子态而后出的是分子态。

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上图为丁二酸的电离情况预测值(用ACDPercepta Physchem Suite 预测并作图)


这个假说马上被攻击,被认为站不住脚。

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深圳药欣的王泽人博士

电离平衡是在微秒级,这么快的转换在色谱柱上是无法被分离的。

通常液相色谱出现双峰都是因为溶剂太强造成的。

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群友程芳

我接触一些酸性化合物出双峰的情况,通常降低流动相pH值就解决了,我一直习惯用流动相直接做溶剂的。我一直觉得流动相pH值接近化合物pKa值,导致化合物一部分分子状态存在,一部分离子状态存在,才会出双峰。


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华东医药谭芳博士

离子态和分子态应该是一直在动态变化的,不会在柱子里面出现离子态就完全是离子态,分子态就完全是分子态单独出峰。


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深圳药欣的王泽人博士

如果柱效低时,流动相做溶剂也还是有可能有纵向扩散,造成峰变宽,甚至双峰。

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南京华威的叶志兵

用离子交换色谱柱,一般方法非常稳健。

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深圳药欣的王泽人博士

如果出现双峰,最简单的解决方案是降低进样体积,通过降低进样体积来降低溶剂效应。

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ACD/Labs阎作伟

难道没可能是两种稳定构象?

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深圳药欣的王泽人博士

我觉得分子构相造成双峰不太可能,因为能够被色谱分离的双峰一定是两个稳定的异构体结构,如果是不稳定的结构,即,可以快速互相转换的结构,是不可能被色谱分离的,像丁二酸之类的结构,虽然是可以出现多个低能量的异构体,但是因为是通过单键旋转产生的,这些异构体是不稳定的。只有能够在色谱分离时间内可以稳定存在的两个结构,才可能被色谱分离。

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武汉加诺康张波

对于构象异构,色谱上能否识别,在于极限构象异构体之间的活化能,若活化能在50千焦每摩尔,室温下相互转换非常快,色谱柱识别不出来。对于离子态和分子态,因为其活化能非常低,所以宏观表现是一个状态。

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苏州诺华徐苏

这种结构在核磁秒级别的采样时间都不足以观察的到两种构想,色谱更不可能。丁二酸是常用的saltforming agent,没发现过核磁上有双峰。

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深圳药欣的王泽人博士

最简单的验证是否是溶剂效应造成双峰,就是改变进样体积,如果加大进样体积,双峰更加显著,降低进样体积,双峰现象降低,基本上就是溶剂效应。





2021年4月3日早晨

长沙晨辰的刘国柱博士提出了一个问题,并给了四个候选答案。

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以上四个选项中,ABD被刘国柱博士指定为正确答案,而C是不正确答案。

而排除选项C是被质疑的。

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刘国柱博士

C是错的,降低梯度初始有机相比例是有效改善溶剂效应的手段。初始有机相比例越低,对进样溶剂的稀释能力越强,因此耐受较高比例有机溶剂的进样溶液的能力越强。

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ACD/Labs 阎作伟

升高未必有效,但降低也未必有效。

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东阳光栾保磊

我做过很多,降低有机相比例降低溶剂效应的

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药明康德王帅

降低梯度有机相比例就是通过增加保留来减少溶剂效应

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药明康德郭占强

我认为溶剂效应的机理是进柱子的一刻或者一段时间,有机相比例过高导致瞬时保留降低。所以这时任何增加洗脱强度的操作,都会加剧。

群主阎作伟表示有一个例子:起始分别为11%和28%,双峰并未被改善。

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上图为ACD/Spectrus Processor处理后的Chemstation导出色谱图。


大家纷纷质疑这个案例不像溶剂效应。但群主坚持认为这是溶剂效应。

比较有力的质疑是,上图的双峰前的峰并不是双峰,不符合溶剂效应的规律。


晨辰医药刘国柱博士拿出一些谱图证据,如

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群主质疑:上图明显是手工绘制的假图。下图是对选项B的解释,而不是C.





4月6日,假期结束后第一天

东阳光栾保磊拿出实验数据,甲醇为溶剂,甲醇为B


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群主表示服气,但依然认为自己的例子也是溶剂效应。

最后群主指出:向A相里加入强电解质来增加流动相的混乱度,利用熵增效果来对抗溶剂效应也是有效的。生活可以来一点盐。





2021年4月6日深夜

有意思的是,本文已经接近结束,中国药科大学郑枫教授又重提分子态离子态假说:

酸的离子态和分子态,无法快速平衡就可能导致这种双峰的现象。他举了一个例子:


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完全趴在基线上,这是由于分子内氢键存在,分子态和离子态无法快速平衡造成的。用强酸就破坏了分子内氢键。JCA文章也都说是络合,其实一加强酸,完全就成一个峰,和络合没有关系。这个实验更有意思的是加点醋酸胺,破坏分子内氢键,马上死时间出峰。另外,郑老师敢断定,那个pH3的色谱条件,离子强度是不够的。


群主虽然不完全同意郑老师的解释,但完全捍卫他表达的权力。希望各位看官能够对以上的讨论产生共鸣,有自己的思考和判断,如能设计实验证明之,则善莫大焉。


ACD/Labs技术群

群主阎作伟

202147


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