Очистка смесей - ВЭЖХ

[Ra]

Добрый день, коллеги!
Пришел к вам с вопросом по поводу HPLC oчистки реакц. смесей.
Как синтетик-органик (уже почти 20 лет)
прекрасно знаком с приципами хроматографии, тсх, флеш (mid.pressure) на прямой и обратных фазах.
Пару месяцев назад представилась возможность пройти внутри компании стажировку в группе очистки (не могу сказать, что занимаемся анализом - никакой валидации и разработок методик). В основном чистим, выделяем то, что наварили синтетики.
Работаю на HPLC Teledyne ACCQPrep-HP150, колонка C18 BEH, 30×150
Главный вопрос заключается в том, что всегда как минимум 40% вещества теряется в ходе очистки.
Ежемесячно проводится recovery check - т.е. "очищаем" стандартный образец, 200 мг, собираем фракции, упариваем. Всегда потери при этом составляют не более 5%.
Был эксперимент, где анализировал каждую фракцию в том числе фронт с органическим растворителем при инъекции и колоночные промывки, но все равно те же ~40% потерь.
Поделитесь своими опытом если тоже есть такие потери при ВЭЖХ очистке и в чем их причина.

Еще хотел спросить про литературу по ВЭЖХ очистке. Понимаю, что тут бездонный океан, но может быть есть какое-то "must read" ПРАКТИЧЕСКОЕ руководство, где не только бы теория была, но и примеры очистки сложных смесей. Например, как у синтетиков есть руководства с подробными примерами стнтезов, пр. Титце, Orgsyn..

[Jokermaniak]

Главный вопрос заключается в том, что всегда как минимум 40% вещества теряется в ходе очистки.
Ежемесячно проводится recovery check - т.е. "очищаем" стандартный образец, 200 мг, собираем фракции, упариваем. Всегда потери при этом составляют не более 5%.

Давайте включим логику. Если у вас рекавери чек пасс, то варианта два. Либо вы варите что-то, что дохнет\сорбируется на колонке, и рекавери чек нерепрезентативен, или вы загружаете в хроматограф чета с чистотой 60-. Что у вас за элюент? В то, что на АН-вода на С18 всё валится на 40% я не верю, вот никак. Если бы у вас с каждого прогона 40% сорбировалось на колонке, из неё уже давно через край полезло бы. Вы как-то определяли чистоту смесей до дележки?

Еще хотел спросить про литературу по ВЭЖХ очистке. Понимаю, что тут бездонный океан, но может быть есть какое-то "must read" ПРАКТИЧЕСКОЕ руководство, где не только бы теория была, но и примеры очистки сложных смесей. Например, как у синтетиков есть руководства с подробными примерами стнтезов, пр. Титце, Orgsyn..

В моей альма матери некоторое время назад был курс такой. Практические аспекты препаративной хроматографии, с лабами на флешах и ВЭЖХ. Потом заглохло, т.к. универ перестал закупать расходку. Отдельная литература именно по преп-ВЭЖХ - очень сомнительно, никаких принципиальных отличий от просто ВЭЖХ нет. Может есть что-то процессное, но у них свои приколы, вам вряд ли подойдет.

[vmu]

никаких принципиальных отличий от просто ВЭЖХ нет.

Принципиальное отличие состоит в том, что в препаративной хроматографии работают с перегрузкой колонки, в области нелинейности изотермы сорбции.

Отдельная литература именно по преп-ВЭЖХ - очень сомнительно

Есть. Например:
Georges Guiochon, Attila Felinger, Dean G. G. Shirazi, Fundamentals of Preparative and Nonlinear Chromatography, 2006.
Но она больше про теорию.

[Ra]

Благодарю за ответы!
За время стажировки почистил порядка 100 образцов. Были разные смеси от малых молекул 200 Да, до небольших пептидов.

Исходная чистота была от 10% и выше. Исходные и очищенные образцы анализируются по UPLC. Естественно, везде водные буферы-МеCN.
40% это не зависимо от чистоты исходника, я бы сказал идеальный случай, легко выделяемый пик с отличным разрешением. Если вещество разлагается при очистке - это легко видно по анализу фракций и по самомум процессу HPLC-очистке. Разложение исключается, я про разложение не говорил.
Тут какая-то другая причина, не такая "логичная" как разложение, исходная чистота, необратимя сорбция.

PS
Мне очень понравился ресурс chromacademy, правда там с бесплатной регистрацией мало материала доступно.

[Jokermaniak]

Исходные и очищенные образцы анализируются по UPLC.

Это вообще ничего не говорит о чистоте. Вы именно содержание вещества в смеси до дележки как-нибудь определяли?

[Ra]

Исходные и очищенные образцы анализируются по UPLC.

Это вообще ничего не говорит о чистоте. Вы именно содержание вещества в смеси до дележки как-нибудь определяли?

Не понимаю, извините, что значит ничего не говорит о чистоте. Анализируется по UPLC-MS.

[Jokermaniak]

Не понимаю, извините, что значит ничего не говорит о чистоте. Анализируется по UPLC-MS.

Вы калибровались по основному веществу? Это единственный способ определить чистоту по вэжх. Просто вколоть и проинтегрировать пики - это НЕ метод определения чистоты. Потому что используемые детекторы не количественные.

[Ra]

Конечно, не количественный анализ.
Но и UPLC не HPLC, и для рутинных анализов очень даже точен. Возможно, погрешность ~5% (никак не 40%). Также рутино проверяется ЯМР.

В любом случаю, услышал вашу точку зрения, спасибо.

[Jokermaniak]

Конечно, не количественный анализ.
Но и UPLC не HPLC, и для рутинных анализов очень даже точен. Возможно, погрешность ~5% (никак не 40%). Также рутино проверяется ЯМР.

В любом случаю, услышал вашу точку зрения, спасибо.

А причем тут "точка зрения", речь про объекттвную реальность. Как, извините, замена H на U повышает количественность детектирования? Проблема не в эффективности разделения, а в том, что детектирование у вас не количественное. Раз вы синтетик, вот вам простой и понятный пример: в веществе после синтеза осталось масло от гидрида натрия. Его может быть хоть 50% в смеси, хоть 90 даже. На хроматографе вы его как увидите? Фотометрический детектор его не увидит вообще, в электроспрее углеводороды тоже не ионизируются практически. Туда же вода, растворители, неорганика, полимеры. Вы их тупо не увидите на ваших детекторах.

И это ещë пол-беды. Даже если ваши примеси - это низкомолекулярная органика, вам сказал, что факторы чувствительности на них будут такие же? Коэффициенты экстинкции у двух произвольно взятых соединений могут различаться на порядок и выше. Особенно массовые (вы ведь в массовые доли пересчитываете). Факторы чувствительности масс-спектрометрического детектора вообще на порядки скачут как нефиг делать, количествееностью там и не пахнет. Вот откуда вы взяли, что эти методы детектирования погрешности в 40% дать не могут? Погрешность аналитического сигнала у них может быть сколь угодно низкая, но когда вы начинаете пересчитывать из интегральных интенсивностей в массовые доли (почему, кстати, массовые, а не молярные, всегда было интересно, как люди к этому приходят?) - вот тут вы можете не то, что в разы, а на порядки ошибиться.

ЯМР это ближе к делу, но без внутреннего стандарта и увеличенного периода релаксации тоже не показатель чистоты. У меня есть полимеры, которых 100 мг в ампулу загрузишь - а сигналов нет, ровнейшая базовая линия. Или неорганика, опять же.

Надежных безэталонных методов определения чистоты органических веществ всего два: ЯМР с внутренним стандартом и элементный анализ. И те с оговорками, но лучше пока не придумали.

PS. Не хватает коллеги Phobos в ветке, он меня не так давно уверял, что все понимают разницу между assay и purity и никто не будет утверждать, что жидкостной хроматографией чистоту устанавливает)

[vmu]

Ха-ха! Аналитическая химия - это же так просто! Это же не органика, не физ. химия! Только там учОные!
Jokermaniak, вы правильную озабоченность высказываете ТСу по поводу количественного анализа. Но местами перегибаете палку. Внутренний стандарт в количественном ЯМР анализе - это тот самый эталон. Элементный анализатор тоже не с потолка цифры берет, его калибруют по тем или иным веществам. Примеси и чистоту методом ВЭЖХ тоже определяют, естественно, с соответствующими разумными основаниями для этого.

[Jokermaniak]

Ха-ха! Аналитическая химия - это же так просто! Это же не органика, не физ. химия! Только там учОные!
Jokermaniak, вы правильную озабоченность высказываете ТСу по поводу количественного анализа. Но местами перегибаете палку. Внутренний стандарт в количественном ЯМР анализе - это тот самый эталон. Элементный анализатор тоже не с потолка цифры берет, его калибруют по тем или иным веществам. Примеси и чистоту методом ВЭЖХ тоже определяют, естественно, с соответствующими разумными основаниями для этого.

Надо понимать, эталоном чего являются калибровочные образцы в элементнике и стандарт в ЯМР. Они не являются эталоном определяемого вещества, и потому универсальны. Они являются эталоном газовой смеси для элементника и резонирующих ядер для ЯМР, соответственно. Это позволяет количественно анализировать образцы соединений, для которых не имеется образцов заведомо известной чистоты, используя в качестве эталона другие соединения.

Для анализа чистоты хроматографически с используемыми ТС детекторами необходимы образцы именно анализируемого соединения известной чистоты. В этом и разница. Поэтому я и спросил ТС, калибровался ли он по основному соединению.

Я ничего не говорил про сложность аналитической химии, хотя практика показывает, что органики и физхимики без проблем справляются с возникающими в их работе задачами химического анализа, а вот в обратную сторону это не особо работает. Но я считаю и готов аргументировать, что аналитическая химия не является разделом науки, т.к. не отвечает ни критериям научности по Попперу, ни другим широко распространенным критериям, а главное - не направлена на изучение закономерностей окружающего мира. Аналитическая химия это сугубо техническая дисциплина.

[Nickolas]

Но и UPLC не HPLC, и для рутинных анализов очень даже точен.

UPLC это тот же HPLC, только раздутый маркетологами, чтобы больше бабла срубать.

[Jokermaniak]

Но и UPLC не HPLC, и для рутинных анализов очень даже точен.

UPLC это тот же HPLC, только раздутый маркетологами, чтобы больше бабла срубать.

UPLC это торговая марка вообще) Но так-то H и U это разные классы приборов, потому что насосы на 200 и на 500 бар несколько отличаются по цене и исполнению. Эффективность разделения действительно выше, всë по-честному. Просто не все понимают, что эффективность не поможет повысить точность и тем более количественность детектирования, ну так за это не маркетологов виноватить надо...

[vmu]

Надо понимать, эталоном чего являются калибровочные образцы в элементнике и стандарт в ЯМР. Они не являются эталоном определяемого вещества, и потому универсальны. Они являются эталоном газовой смеси для элементника и резонирующих ядер для ЯМР, соответственно. Это позволяет количественно анализировать образцы соединений, для которых не имеется образцов заведомо известной чистоты, используя в качестве эталона другие соединения.

Оттого, что они универсальные, они не перестают быть эталонными (стандартными) веществами. И они тоже должны быть известной чистоты.

Для анализа чистоты хроматографически с используемыми ТС детекторами необходимы образцы именно анализируемого соединения известной чистоты.

Для точного определения содержания основного компонента образца (то самое assay) или в других случаях определения содержания небольшого числа известных веществ в образце, конечно, используют именно стандартные образцы (СО) определяемых веществ. Но там, где требования к точности помягче и где нет СО определяемых веществ, в качестве эталонов в ВЭЖХ вполне используют и вещества, отличные от определяемых веществ. В этом случае факторы отклика определяемых веществ или достаточно близки к фактору отклика эталона, или для них известны соответствующие поправочные коэффициенты, или для решаемой задачи является приемлемым допущение о равенстве факторов отклика. Посмотрите методики контроля качества лекарственных средств (ЛС), например в фармакопеях. Там вполне обычной практикой является определение содержания примесей (продуктов деградации) с использованием основного (действующего) вещества в качестве единственного стандарта.

Элементный анализатор - это тоже хроматограф, только не ВЭЖХ, а газовый, да с пиролитической приставкой. Вариант реакционной хроматографии. В ВЭЖХ подобное тоже бывает. Например, вот ребята определяют примесь тионилхлорида в ЛС после пиролиза и перевода в сульфат методом ионной хроматографии (без СО тионилхлорида, а только с СО сульфат-иона):
https://www.researchgate.net/publicatio ... matography

Для анализа чистоты хроматографически с используемыми ТС детекторами необходимы образцы именно анализируемого соединения известной чистоты. ... Поэтому я и спросил ТС, калибровался ли он по основному соединению.

Это я понимаю. В этом я вас поддерживаю.

Я ничего не говорил про сложность аналитической химии.

То я для топикстартера писал.

практика показывает, что органики и физхимики без проблем справляются с возникающими в их работе задачами химического анализа

Топикстартер не справляется. Вы же ему про это и пишете.

Но я считаю и готов аргументировать, что аналитическая химия не является разделом науки, т.к. не отвечает ни критериям научности по Попперу, ни другим широко распространенным критериям, а главное - не направлена на изучение закономерностей окружающего мира. Аналитическая химия это сугубо техническая дисциплина.

Ввязываться в дискуссию на эту тему не буду. Оставим это для специальной олимпиады.

UPLC это торговая марка вообще.

Да. Помимо этой торговой марки есть еще масса альтернативных (не торговых) наименований: UHPLC, VHPLC, УВЭЖХ, УЭЖХ, СВЭЖХ, СЭЖХ... Я предпочитаю аббревиатуру УВЭЖХ. Фундаментальной разницы между УВЭЖХ и ВЭЖХ нет. Просто УВЭЖХ приборы чуть другие (давления побольше, внеколоночное размывание поменьше, частота сбора данных детектором повыше, объем задержки градиента пониже...).

H и U это разные классы приборов, потому что насосы на 200 и на 500 бар несколько отличаются по цене и исполнению.

Да, насосы отличаются. Буржуйские ВЭЖХ - до 400-600 бар, УВЭЖХ - до 1200 бар (у коммерчески доступных в настоящее время приборов).

[Jokermaniak]

В этом случае факторы отклика определяемых веществ или достаточно близки к фактору отклика эталона, или для них известны соответствующие поправочные коэффициенты, или для решаемой задачи является приемлемым допущение о равенстве факторов отклика.

Я не вижу в случае ТС ни одной предпосылки считать факторы чувствительности близкими. Синтез не фармакопея, в реакционной смеси легко могут быть примеси, коэффициенты экстинкции которых на порядок и выше отличаются от коэффициента экстинкции основного вещества.

Посмотрите методики контроля качества лекарственных средств (ЛС), например в фармакопеях. Там вполне обычной практикой является определение содержания примесей (продуктов деградации) с использованием основного (действующего) вещества в качестве единственного стандарта.

Так они для этого сначала один раз определяют коэффициенты пересчета для примесей, которые по сути являются отношениями коэффициентов экстинкции. Этот вариант не подходит для смесей неизвестного состава.

практика показывает, что органики и физхимики без проблем справляются с возникающими в их работе задачами химического анализа

Топикстартер не справляется. Вы же ему про это и пишете.

С количественностью ВЭЖХ, к сожалению, много кто не справляется. И из аналитиков в том числе, даже с докторскими степенями. Но хуже всего с биологами - им даже не получается объяснить, что не так. А у них там регулярно случаются приколы на эту тему, например, у них вещество пришло в виде stock solution в буфере, они его упарили тупо в чашке Петри на столе, в хроматограф закололи - видят один пик и радостно считают его чистым. Или пришел им NHS-эфир одного люминофора хитрого, они его год хранили во вскрытой и неплотно закрытой банке на столе, он, разумеется, гидролизовался в кислоту. Они вкололи, увидели огромадный пичище люминофора и еле заметный пик N-гидроксисукцинимида и радостно пометили "99% purity", а там почти 20% сукцинимида на самом деле.

Элементный анализатор - это тоже хроматограф, только не ВЭЖХ, а газовый, да с пиролитической приставкой.

Не всегда, разные есть приборы.

В ВЭЖХ подобное тоже бывает. Например, вот ребята определяют примесь тионилхлорида в ЛС после пиролиза и перевода в сульфат методом ионной хроматографии (без СО тионилхлорида, а только с СО сульфат-иона):
https://www.researchgate.net/publicatio ... matography

ИМХО перемудрили тут ребята, общей серы вполне было бы достаточно. Тем более что их метод тоже не то чтобы дофига селективен именно по тионилу.

[vmu]

Я не вижу в случае ТС ни одной предпосылки считать факторы чувствительности близкими.

Дык ясень пень. Я этого и не предлагаю. Вы начали ТСу не по теме про ЯМР и элементник писать, я вам просто другие примеры привел.

Так они для этого сначала один раз определяют коэффициенты пересчета для примесей, которые по сути являются отношениями коэффициентов экстинкции. Этот вариант не подходит для смесей неизвестного состава.

Определяют коэффициенты далеко не всегда и не для всех примесей. Примесей может быть дофига. Там в методиках есть норма для "единичной неидентифицированной примеси". Просто предполагается, что в тех условиях, когда УФ детектор видит основное вещество ЛС, он видит и большинство родственных примесей основного вещества. Факторы отклика неидентифицированных примесей просто принимают равными фактору отклика основного вещества. Для целей контроля качества ЛС это считается приемлемым. При этом методики определения примесей временами уточняются, и что-то, что ранее не идентифицировали, может перейти в разряд идентифицированных примесей, и в методику могут ввести не просто поправочные коэффициенты, но и СО данных примесей. В нормативном документе на ЛС может быть несколько разных методик на примеси, например одна при одной длине волны со своей ВЭЖХ на несколько идентифицированных + неидентифицированные примеси, а другая - при другой длине волны с другой ВЭЖХ на 1-2 идентифицированных примеси, определяемых по своим СО.

[Phobos]

Есть две проверки, которые необходимо сделать.
1. Возьмите вещество, очищенное таким образом, сделайте на него все проверки (NMR, TLC, остатки р-рителей, карл-фишер), определите его как референс-стандарт, и относительно его определите содержание вещества в смеси (assay). Если получите те же 40%, все норм. Если 95%, см. ниже.
2. Берем очищенное вещество и пропускаем повторно через колонну. Если опять получаем 40% на выходе, имеем развал. Чтоб подтвердить это, можно проверить наличие развала на плате TLC-RP.

[Jokermaniak]

1. Возьмите вещество, очищенное таким образом, сделайте на него все проверки (NMR, TLC, остатки р-рителей, карл-фишер)

Этого недостаточно. Полимерные говна легко обойдут эти тесты.

[Phobos]

Если ТС получил после первой очистки 40% вещества, значит полимерные говны осели на колонке? Откуда им взяться второй раз?
И на ТСХ полимеры обычно все же садятся мертво на baseline и не двигаются.

[PabloNiko]

1. Возьмите вещество, очищенное таким образом, сделайте на него все проверки (NMR, TLC, остатки р-рителей, карл-фишер)

Этого недостаточно. Полимерные говна легко обойдут эти тесты.

божечки-кошечки... мечете бисер. Столько терпения и желания донести здравый подход к задаче, я бы уже сдался