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有机合成化学解决方案

合成化学不仅仅是合成新化合物,还能因为新化合物的设计和制备为原料检测、制药和生命科学领域带来大量新的应用。然而,要想有效地开发有机化合物合成路线通常难度极大,因为合成化学家常常面临各种分析难题,例如杂质分离、制备和纯化;分子量测定;准确收率测定;TLC(斑点)和方法开发等。对于制造商来说,为了确保经济、快速地合成有机化合物,提升杂质分析、鉴定以及合成验证方面的能力至关重要。

杂质的分析、鉴定以及合成验证

1.杂质分析和鉴定的系统解决方案

要开发有机化合物合成路线,不仅必须检测合成化合物,还需对杂质表征进行验证。为了预测杂质结构,需要利用直接进样质谱和/或核磁共振(NMR)或傅里叶变换红外光谱(FTIR)来分析经制备级LC (Prep-LC)浓缩的样品。分析人员还可根据LC/MSGC/MS提供的分子量信息以及合成路线中的结构预测结果来预测杂质结构。此外,还可以使用基于精确质量数进行组分分析的飞行时间质谱仪(Tof-MS)来提高预测的准确性。沃特世提供各种解决方案,包括可直接检测TLC上杂质斑点的大气压固相分析探头(ASAP)、非常适用于杂质分离的UPLC技术、基于Empower软件的峰纯度检测功能、可避免杂质被忽略的PDA检测器,以及能够提高方法开发效率的UPLC H-Class系统解决方案

使用ASAP/QTof MS进行杂质鉴定和反应监测的示例

ASAP(大气压固相分析探头)

只需几分钟即可将用于直接进样固体样品的ASAP探头更换为用于LC/MS分析的ESCi探头。

使用ASAP时,先将样品加载在可拆卸进样探头尖端的玻璃毛细管上,插入质谱离子源中,接下来样品电离后导入真空系统。由于电离在大气压下进行,因此相较于GC/MS直接进样探头,使用ASAP时不再需要在真空系统中分离样品。此外,样品不会直接进样至真空系统,因此可避免真空系统中的污染物对灵敏度产生不利影响。

各种合成溶液、粉末以及任何中间溶液都可以直接附着到玻璃毛细管尖端上进行分析。分析人员可以及时确认目标化合物是否成功生成。因此,该方法适用于反应监测。QTof MS还可用于主要成分和杂质分析以及MS/MS结构预测。图2为分析结果示例。

2.使用ASAP/MS分析八氢吖啶中杂质的结果

用于制备型LC的制备色谱柱

您在将基于HPLC的分析级方法条件放大至制备型LC系统时,是否遇到过以下问题?

  1. 分离能力下降

  2. 重现性差

  3. 为达到NMR分析要求的样品量,需要进样很多次

将方法放大至制备级系统时遇到的这些问题,大部分都是因为制备色谱柱柱床密度低导致的。柱床密度由色谱柱柱长(L)与内径(D)的比率(L/D)决定。传统高压匀浆填充制备色谱柱的内径比分析柱大,L/D较小,因此其柱床密度比分析柱低。

3.柱床密度与L/D(色谱柱柱长/内径)的关系图

OBD(最佳柱床密度)技术

最佳柱床密度(OBD)制备色谱柱*采用创新的硬件和装填方法,是一款突破性的制备色谱柱,其柱床密度始终如一,不受L(色谱柱柱长)/D(内径)比率影响,而且能确保色谱柱入口到出口具有均匀的密度梯度。

*美国专利号7,399,410/英国专利号GB 2 408 469

4.使用OBD制备色谱柱进行理论放大所得的色谱图

理论预测放大

我们已经成功实现了分析柱(XBridge C18 4.6 x 50 mm)到OBD制备色谱柱XBridge C18 19 x 50 mm,所用填料与分析柱相同)的理论预测放大。针对XBridgeHSSXSelect制备色谱柱,我们提供采用相同填料的UPLC色谱柱产品系列(BEHCSHHSS)。因此,您可以进行UPLC色谱柱OBD制备色谱柱的理论预测放大。

收率精确测定解决方案

收率测定系统(包括峰纯度检测功能)

UPLC H-Class/PDA

准确测定收率所面临的难题:

  • 在合成路线开发过程中,杂质特征各不相同

  • 为每条合成路线优化LC条件的效率低下

  • 难以确保主要组分的峰纯度

在合成路线开发过程中准确测定收率的工作流程


5.在合成路线开发过程中准确测定收率的工作流程

6. Empower3软件中基于PDA谱图进行的峰纯度检测 用户可通过峰纯度检测箭头直观地掌握样品中的杂质情况。

基于Empower 3的峰纯度检测

UPLC H-Class/PDA系统与Empower 3软件相结合,能够解决合成路线开发过程中可能出现的分析难题。该组合可实现超高速分离,有助于执行响应监测和杂质分离。此外,峰纯度检测可确认主要组分峰中不存在与之重叠的杂质峰,因此可使收率测定更加准确。

分析方法开发解决方案

分析方法开发系统 配备色谱柱管理器的

UPLC H-Class/PDA

专为快速开发分离/分析条件而设计:

  • 利用Auto•Blend Plus技术实现更快速、更经济有效的流动相优化

  • 所开发的分析条件同样适用于HPLC色谱柱

  • 利用UPLC的速度优势对分离条件进行全面研究

  • 可借助模板研究分离条件,即使经验有限也可开发分析条件

  • 可使用色谱柱管理器(可选设备)自动切换色谱柱

流动相快速优化示例

为了优化整个梯度运行时间内的流动相PH值稳定性,通常需要同时制备加入相同比例酸的有机相和水相流动相。为达到最佳效果,为此制备的多种流动相都会被淘汰。在UPLC H-Class系统中引入Auto•Blend Plus功能,用户可以为各种流动相任意设置混合比例(如下图所示),还能优化酸性及分析条件,而无需为每种条件单独制备流动相。在优化有机溶剂(例如常用有机溶剂THFACN)混合比例时,该方法非常高效。


7.使用四元溶剂管理器优化流动相的示例。

8.流动相中的添加剂浓度对分离效果的影响。

上图表明TFA浓度会显著影响分离效果。红框内的谱图表明分离效果随TFA浓度升高得到了改善,绿框中洗脱峰的顺序发生了变化。如果使用二元系统研究左侧所示三种条件下的流动相,则需要制备六种溶剂混合物。

如果使用Auto•Blend Plus功能,通过软件更改溶剂混合比例即可得到一组结果,无需制备不同酸性的溶剂混合物。

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