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尽管制备型HPLC与分析型HPLC在原理和方法上相同,并可视为分析规模的放大,但两者并非仅有载样量与色谱柱尺寸的差异。制备型HPLC需要综合考虑成本和生产效率,以高效分离样品并回收目标成分,因此必须从不同于分析的角度选择分离条件。
以纯化制备为目的进行条件研究时,应首先从分析规模开始。选择色谱柱时,需要根据填料粒径范围和成本等因素,预先考虑向制备规模放大的需求。分离条件的设定同样需要兼顾纯化馏分的后处理效率。
当存在多种可选分离模式时,需要综合考虑以下因素:
与分析不同,制备的首要目标是高效获得高纯度、高回收率的目标成分。根据目标物与其他物质的分离需求设置洗脱条件,是实现高效制备的关键。

使用分析柱考察流动相条件。基本思路与分析方法开发相同,但用于制备时还需考虑载样量及纯化馏分的后处理效率。
等度洗脱可用于循环制备和溶剂再利用,连续制备时也无需重新平衡。梯度洗脱可减小峰宽,从而有望降低制备馏分体积。
分析时通常使用柱温箱保持恒温,而纯化制备更适合采用受控室温。设置与室温不同的柱温时,大内径色谱柱需要较大的温控设备,且柱中心与柱壁附近容易产生温差。柱内温差会造成样品流动不均,引起峰形异常或峰分裂。因此,应在分析规模确认分离和峰形的温度依赖性,并尽可能选择室温分离条件。
载样量是制备过程中的关键参数。根据制备目标合理设定载样量,可实现高效纯化。
优化载样量时,需要同时考察进样体积和样品浓度。浓度负载是固定进样体积并逐步提高样品浓度;体积负载是保持样品浓度不变并逐步增加进样体积。由于浓度负载对峰形影响较小,建议以浓度负载为主,并结合体积负载进行优化。溶解溶剂也可能影响峰形,样品宜溶解于流动相或洗脱能力尽可能弱的溶剂中。
最佳载样量取决于纯度、收率和生产效率等关键指标的优先级。重视纯度或收率时,可能需要限制载样量;重视生产效率时,可采用高载量制备,但需要注意纯度和收率下降的风险。
应根据具体制备目标设定最佳载样量。
载样量对纯化结果的影响示例

研究载样量时,检测条件可能影响优化结果。检测灵敏度过高或过低,都可能导致无法设定合适的载样量,应根据实际情况选择最佳检测条件。
制备工艺放大时,应根据样品处理量和目标纯度选择色谱柱尺寸与填料粒径,同时综合考虑柱效、压力和成本。当填料粒径和柱长相同时,按色谱柱截面积比例调整流速和载样量,可使放大前后的分离性能和柱压基本保持一致。建议根据分析柱确定的分离条件,参考图示逐级放大。

填料粒径越小,柱效越高,但填料成本和柱压也会增加,并对设备耐压提出更高要求。当目标成分与相邻峰分离不足、需要尽可能提高分离能力时,选择小粒径填料较为有效。相反,较大粒径会降低柱效,但可降低填料成本和柱压。
使用选定粒径的填料进行样品分离摸索。可先使用分析尺寸色谱柱进行研究,并优化制备条件。
若使用比分析型填料粒径更大的填料,可能因柱效下降而无法获得足够分离。此时可调整洗脱条件或降低线流速改善分离;如仍不充分,则需改变柱长或填料粒径。
实际制备前,需要确认流速和压力是否符合设备性能。为使制备柱获得与研究柱相似的分离效果,应保持两者线速度一致。将制备柱流速设定为研究柱流速乘以截面积比,即可获得相同线速度;在线速度相同时,两者柱压基本相当。若柱压超过设备耐压,需要调整流速、柱长等参数,并根据使用流速选择合适的管路内径。
实施实际制备,并确认回收率与纯度。
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