Оптимальные габариты колонок для flash хроматографии

[Виктория Сергеевна]

Здравствуйте уважаемые коллеги!

У меня давно была идея заказать нормальные стеклянные колонки для flash хроматографии,
так как все время приходится пользоваться тем что под рукой (бюретки, делительные воронки
цилиндрической формы, воздушные холодильники и тд.), а это не есть хорошо .
Но то не было времени, то средств, и самое главное - человека который помог бы претворить
мечту в жизнь за разумные средства. Недавно все таки появилась возможность заказать их
стеклодуву (спасибо коллегам с этого сайта ), но возникли некоторые вопросы, а именно -
как выбрать оптимальные размеры колонок: диаметр, длина, толщина стекла, вплавлять ли
стеклянные фильтры, или это излишнее, какие краны поставить (стеклянные, клапаны Young
или краны с керном из PTFE), припаивать ли резервуар для элюэнта, или сделать его на как
отдельную часть, и присоединять на стандартном 29/32 шлифе с зажимом и тд.?

Задача максимально оптимизировать габариты под стандартные лабораторные операции по
разделению продуктов на сорбентах. В статье Rapid Chromatographic Technique for Preparative
Separations with Moderate Resolution (W. Clark Still, 1978) а так же в книге Дж.Шарп приведена
довольно хорошая таблица с отношением загрузки образца к диаметру колонки, и насколько я
понимаю длина рабочего объема колонок везде 45 см, каково Ваше мнение об этом?
Масса образцов которые планируется делить самая обычная, от десятков мг, до 10-50 г.

Надеюсь на Вашу коллективную помощь.
С уважением.

[Cherep]

ПТФЭ краны не нужно смазывать. Их удобно перекрывать. Кроме того, набивка как в статье у Стилла возможно только с обычными ПТФЭ кранами. А извраты типа кранов для высокого вакуума (игольчатый такой ) -- только мокрая набивака, иначе как бы не треснул из-за рычага. Говорят, от того как набита колонка, тоже разрешение зело зависит. Плотно набита -- разрешение лучше. В Шарпе есть приписка, что вакуумированием как-то уплотняли набивку, якобы было хорошо.

Фильры я везде просил впаять, но стеклодув должен делать это аккуратно, иначе фильтр спечётся.
Говорят, наличие немного влияет на разрешение в сторону ухудшения. Но флэш -- не ВЭЖХ, такчто хрен с ним.

Я люблю сферический шлиф (S35) наверху 1) он как воронка для подлива 2) сферический керн на источнике газа с байпасом прижимается зажимом от ротора и мёртво держит. Обычную пару конусных шлифов не знаю чем удерживать.

Толщина стенок около 1-2 мм.

Высота силикагеля выбрана авторами видимо в том числе и для того, чтобы не создавать избыточное давление. Я иногда добавляю чуть больше.

Шары -- опционально. Я только на 10 мм просил припаять. Но таки да, тогда лучше делать колонку повыше, чтобы элюента больше влезло. Иначе собрёшь 8 фракций и добавляешь порцию элюента. Опять 8 фракций. Но и в этом есть плюс, если используешь ступенчатый градиент.

[Phobos]

Я обходился тремя размерами - на 10-100 мг колонка полтора см диаметр, около 40 высоты, на грамм-пять - 4 см диаметр, около 60 высота, ну самая большая была около 7 см на метр. Да, синтер первого-нулевого размера под слой песка делает жизнь проще. Колбу припаять наверх - тоже, причем, как правильно было замечено, с шаровым шлифом. Кран лучше тефлоновый, с дыркой около 1 мм.

[Cherep]

Да, кстати, важное замечание про размер пористости перегородки. 0,1 и даже 2 (!) -- через них силикагель легко просачивается. В небольших количествах, но проходит. Тупо из-за размеров... И простейшее решение -- это равномерный слой песка.

[StYV]

Посмотрите здесь http://www.dibaind.com/labware/#omnifit ... hy-columns. Много интересного есть.
Обычно колонка (упакованная) 250х10 мм - нагрузка до 100 мг, 250х25 - 1 г, 250х40 (у них этого размера нет, а есть 50 мм) - 10 г.
Пользуюсь такими, качать насосом или давить газом. Положительное впечатление.
На сайте фирмы Biotage попробуйте найти такой материал "Flash Purification Solutions and Optimisation". Там очень хорошо рассказано как ТСХ переводить во флэш и подбор системы растворителей и тп.
С уважением StYV.

[Виктория Сергеевна]

Спасибо коллеги за то что уделили внимание моему вопросу.
Насколько я понимаю, оптимальная длина колонок около 40-50 см (скажем 45 см ?),
15-20 см на слой сорбента и еще примерно столько же для слоя элюэнта. Это если
колонки без шарообразного резервуара. Если припаять шар (опять таки, нужно бы
определиться с объемом) то общую длину думаю можно несколько уменьшить.
Например колонка 30 см длины, диаметром 30 мм, + шар на 500 мл паяный из колбы.
Сферические шлифы очень удобны, но думаю с ними будут проблемы у стеклодува..
поэтому наверх придется ставить стандартные конические нш 29/32. В интернете
можно найти фото готовых колонок (несколько картинок ниже), но диаметры не
указаны. Диаметр для самой маленькой колонки, полагаю, должен быть около 12-15
мм, средние колонки 25...30...35 (?), большие 40...45...50.
С уважением.

[Виктория Сергеевна]

Да, кстати, важное замечание про размер пористости перегородки. 0,1 и даже 2 (!) -- через них силикагель легко просачивается. В небольших количествах, но проходит. Тупо из-за размеров... И простейшее решение -- это равномерный слой песка.

Мне как то не приходилось раньше работать с колонками с впаянными стеклянными фильтрами,
только вата/стекловата, песок. Знакомые сказали не стоит - фильтры со временем забиваются
сорбентами, и соответственно, сильно уменьшается скорость потока элюэнта. Не знаю, насколько
это правда, но теперь как то опасаюсь заказывать колонки с фритами....
С уважением.

[Виктория Сергеевна]

Я обходился тремя размерами - на 10-100 мг колонка полтора см диаметр, около 40 высоты, на грамм-пять - 4 см диаметр, около 60 высота, ну самая большая была около 7 см на метр

Спасибо.
Слой сорбента 15-20 см, а остальное как резервуар под растворитель, или такая большая длина
обусловлена большим количеством используемого сорбента (низкое разрешение для каких то
конкретных соединений и тд.)?
С уважением.

[Phobos]

Слой силики на 35 см у нас бывал частенько, на всю длину - считанные разы, но надо, чтоб была возможность. Даже если силика обычно только на половину высоты, мне это не мешает.

[StYV]

Картинки впечатлили (с минусом). Но лучше один раз потратиться. Самодельные аналоги "Omnifit" можно сделать, комплектующиеся сейчас купить не проблема, усилия конечно требуются. Кстати стеклянные трубки, выдерживающие давление до 50 атм в Союзе выпускались, как сейчас не знаю.
Можно сделать преп аналог фирмы "Жобен-Ивон", нержавейка, давится газом, размер упакованной колонки 250х40 мм (силикагель ТСХ, обращенку тоже можно сделать), пакуется давлением снизу. Хорошая вещь, работал с таким.
С уважением StYV.

[Jokermaniak]

Как это вижу я:

1)Краны - только тефлон. Вообще если через кран течет растворитель, да ещё и с веществом, то тефлон рулит. Янговсике или обычные - пофигу. Если обычные сильно дешевле - ставьте их, Янговские нужны для плавной регулировки зазора, на колонках такое не надо. Кстати, краны лучше брать большого проходного диаметра. В противном случае перед краном будет скапливаться жидкостная пробка, а в ней будет идти перемешивание, и, как следствие, ухудшение разрешения.

2)Фритты - это хорошо, конечно. Если Ваш стеклодув умеет их заправлять, причем без спекания - ставьте. Но если нет - не горюйте, обойтись без них можно. Обычно как альтернатива впаивается просто дырявый диск, а на него уже кладется ватка или кружочек, вырезанный из листового PTFE фильтра. Отдельная история - пористость фритты. ИМХО оптимальный вариант - нулевка (большие поры), а сверху просеянный песочек. Хотя кто-то считает, что лучше взять четверку и без песка. Кстати, когда я работал с Мерковским силикагелем - у меня фритты без песка не забивались, всё было ОК. Перешли на Машери-Нагель - тут же все позабивались, жидкость стала через них течь в 3 раза медленнее. Так что тут от качества силикагеля зависит.

3)Резервуар сверху - решение спорное. С одной стороны, позволяет реже доливать, что особенно важно, когда колонка давится сверху насосом, да и просто при эквилибрировании. С другой стороны, из-за них очень неудобно наносить вещество, да и громоздкая получается конструкция. Мы вышли из положения так - просто сделали резервуары отдельно, с двумя шлифами - сверху и снизу. Если обмотать нижний шлиф ФУМом хотя бы в один оборот, вставить в шлиф колонки и зажать клипсой, то держит давление рыбного насоса без малейшей течи. Зато не мешается при забивке колонки и нанесении. Ещё можно подавать элюент сифонированием - тоже неплохой вариант. Ну, и для самых ленивых - берем делительную воронку, наливаем элюент, затыкаем пробкой (ВАЖНО!!!), суем так, чтобы носик чуть-чуть заходил в колонку, и открываем кран...

4)Очень полезная вещь - подсос снизу. Есть такие колонки, которые можно "разгонять" не только сверху, но и снизу. Конечно, не подходит для легколетучих элюентов типа ДХМ, но т.к. существенная часть моих колонок идет в диоксане, толуоле и даже ксилоле - я пользуюсь. Прибавка в скорости выше, чем с рыбным насосом. И сушить очень удобно.

5450902.jpg

5)Собственно габариты колонки - вещь очень нежная и интимная. Size matters Вот я, например, люблю потолще, ибо у моих веществ хронические проблемы с растворимостью, да и перегруз они дают на раз (тем более, что это связанные явления). Канонические соотношения габаритов колонки в зависимости от массы в-ва и разницы в Rf даны не то в Тице-Айхере, не то в Губен-Вейле. Там же есть и оптимальная скорость пропускания элюента. По опыту скажу - когда работаю с обычной органикой и не очень сложными смесями, эти параметры работают хорошо. Но вот когда переходишь к сложным молекулам с кучей ароматики - начинается боль.
В целом, чем толще колонка, тем меньше отношение длина\толщина. Однако в длинную колонку можно забить слой покороче, а вот в короткую слой подлиннее уже не запихнешь. А лучше всего, на каждую толщину иметь 2-3 различных длины. Например, у нас есть колонки 5 см внутреннего диаметра - одна 15 см высотой, вторая 45, а третья - 80. И все три используются.

6)Полезные мелочи:
-Во-первых, бывает нелишне нанести на колонку волюметрическую шкалу. Ну или хотя бы на четверти её расчертить, или по 20%. Одновременно и контроль за объемом силикагеля, и элюента, и удобно следить за положением пятен, если они цветные.
-Во-вторых, шлиф-муфту надо брать обязательно с хорошим, четким рантом. Для клипсы. Хорошим решением являются колонки с винтовым соединение сверху, под стандартную GL резьбу. Видел даже колонки с шаровым шлифом сверху Клипсы под шаровый шлиф хорошо держат давление.
-В-третьих, шлиф должен быть шире трубки.

[Cherep]

цилиндрические шлифы - остой, только сферические

[IB]

Да - это так. Но Rodaviss-ы не хуже, а в чём-то и лучше (риск разбить меньше).
По теме: внизу - небольшая колонна специально для флэш хроматографии из недавнего заказа (повторяю этот тип периодически, по мере того как катаюсь в разные места). Именно вот такой тип, как по мне весьма хорош (на фотографиях выше в основном ужасные поделки). Поворотный тефлоновый кран не советую - он может начать протекать в неподходящий момент из-за разбалтывания (периодического открывания-закрывания), и вообще он просто неудобен. Крутой J.Young не обязателен - достаточно самого дешёвого, но с вкручивающимся запорным штифтом. Песок вниз и вверх насыпайте, когда работаете и всё будет аккуратнее, в т.ч. и не будет забиваться фрит. Колонка для флэш хроматографии не должна быть слишком длинной - рабочая длинна в 25 см - вполне хватает. Большие длинны не улучшат разделения, а вот давить придётся куда сильнее (вместо этого лучше тогда уж брать более мелкозернистый силикагель).

[Jokermaniak]

Почти во всём согласен с коллегой IB. И ту систему, которая представлена у него на картинке (с минимальными отличиями) использую и я.

Единственно, с чем не согласен - с протеканием поворотных кранов. У нас такие краны в эксплуатации лет по 10-15, и не один до сих пор не потек. Главное резьбу не срывать, а то бывают умельцы... Правда, эти умельцы и Янговские краны ломают, вкручивая туда шток со всей своей дури.

[Cherep]

Сферические шлифы были на старых роторниках и не только. Можно найти запасной в случае поломки. А где этим замену искать?

[IB]

Родависсы в развитых странах тоже стандартны. Они менее "ломкие", и специфическая часть - только муфта. Они удобнее тем, что оставляют возможность хорошего доступа внутрь колонки; большие сферические шлифы же весьма легко ломаются.

[Phobos]

Кран на такой вот тоненькой стеклянной кривой ножке будет ломаться от малейшего удара.
Доступность всех этих резьб стеклянных - относительна. Был у нас один реактор, без крышки, с их фирменным французским шлифом ступенечкой...и крышка тоже продавалась со ступенечкой, но только с этими вот родависсами или обычной резьбой, без джойнта внутри. Стоило это столько....что оказалось дешевле поменять реактору фланец на стандартный нормшлифовский и со всем этим новоделом не заморачиваться.

[IB]

Краны - если есть сомнения, что руки удержат - можно укрепить толстым стекляным штифтом, чтоб уже "жОстконаверняка". У меня такой мысли даже не возникало, возможно потому, что никогда их не ломал (на самом деле отломить их так же легко, как любой кран на Шленке - т.е. ничего особенного в них нет). А не ломал, потому как колонки жестоко драить обычно не нужно.
А Родависсы таки совершенно стандартны. Их себестоимость могла бы быть весьма низкой, если бы их чаще использовали - чай не космические технологии. Но консерваторы, вроде Вас, тормозят прогресс

[Cherep]

Я такими кранами пользовался, однако, действительно, они только для "мокрой" набивки, либо для уплотнения силикагеля вакуумом, а не как у Ситлла в сатье (т.е. постукиванием)

[IB]

Да неужели ?
Викторинный вопрос - на фотографии сверху в кадр попал предмет, на котором осуществлялось постукивание для уплотнения. Всегда так делал, и никогда проблем не было. Но у кого плохо с тонкой моторикой, могут добавить в дизайне прямой штифт для увеличения жёсткости, как я уже говорил выше.