CH654666A5 - Separation column for liquid chromatography - Google Patents
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Abstract
Description
**WARNUNG** Anfang DESC Feld konnte Ende CLMS uberlappen **. ** WARNING ** beginning of DESC field could overlap end of CLMS **.
PATENTANSPRÜCHE 1. Trennsäule für Flüssigchromatographie zur direkten Trennung mittels polarer Phasen oder zur Trennung mittels Umkehrphasen, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kapillar rohr (1) zur zentralen und axialen Einspritzung der Probe in ein Säulenrohr (5) mit einem Säulenkopf(2) der Trennsäule starr verbunden ist, wobei das gerade geführte Kapillarrohr in das Säulenrohr, welches mit einer Packung (6) gefüllt ist, zentral-axial hineinragt, dass das Kapillarrohr von einem Kunststoffzylinder (4), der als Kollimator des Eluatenflusses dient, zentralsymmetrisch umgeben ist, dass der Zylinder annähernd die doppelte Länge derjenigen Länge des Kapillarrohres aufweist, die in das Säulenrohr hineinragt, dass der Säulenfuss (9) als Ausfluss eine konische Verjüngung und einem Ausflusskapillarrohr (10) ein zylindrischer Sitz (8) vorhanden ist, der zur Aufnahme eines Filters dient. PATENT CLAIMS 1. Separation column for liquid chromatography for direct separation using polar phases or for separation using reverse phases, characterized in that a capillary tube (1) for central and axial injection of the sample into a column tube (5) with a column head (2) of the separation column rigidly connected is, the straight guided capillary tube in the column tube, which is filled with a packing (6), protrudes centrally-axially that the capillary tube is surrounded by a plastic cylinder (4), which serves as a collimator of the eluate flow, in a centrally symmetrical manner that the cylinder has approximately twice the length of the length of the capillary tube that protrudes into the column tube that the column base (9) has a conical taper as an outlet and an outlet capillary tube (10) has a cylindrical seat (8) that serves to receive a filter.
2. Trennsäule nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Packung aus sphäroiden, beschichteten oder unbeschichteten Silikagelkörnern besteht, die einen Korndurchmesser von 10 llm oder kleiner aufweisen. 2. Separating column according to claim 1, characterized in that the packing consists of spheroidal, coated or uncoated silica gel grains which have a grain diameter of 10 llm or smaller.
3. Trennsäule nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Säulenrohr (5) aus einem Kunststoffmaterial besteht. 3. Separating column according to claim 1, characterized in that the column tube (5) consists of a plastic material.
Die Erfindung betrifft eine Trennsäule für Flüssigchromatographie nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. The invention relates to a separation column for liquid chromatography according to the preamble of claim 1.
Obschon die wissenschaftliche Literatur bereits über eine beeindruckende Anzahl von Publikationen verfügt, benützen überraschend wenig Autoren die spärlichen Abhandlungen, welche die massgebenden Faktoren für optimale Trennwirkung aufzählen. Although the scientific literature already has an impressive number of publications, surprisingly few authors use the sparse treatises, which list the decisive factors for optimal separation.
J.H. Knox und J.F. Parcher haben seit einiger Zeit auf einen wichtigen Ausdruck aufmerksam gemacht, welcher die Säulendimensionen betrifft, und auf den Zusammenhang zwischen Säulenlänge, Säulenbreite und Partikelgrösse hingewiesen (Anal. Chem. 41 1601, 1969). Wieder andere, in der Chromatographie erfahrene Autoren haben kürzlich sogar ein umfangreiches Buch über Optimierung in HPLC (High Performance Liquid Chromatography) veröffentlicht, ohne die grundsätzliche Bedeutung des obenerwähnten Beitrages gebührend hervorzuheben (R.E. Kaiser und E. Oelrich, Optimierung in der HPLC, Hüthig Verlag, Heidelberg, 1979). J.H. Knox and J.F. For some time now, Parcher have drawn attention to an important expression relating to the dimensions of the column and the connection between column length, column width and particle size (Anal. Chem. 41 1601, 1969). Still other authors who are experienced in chromatography have even recently published a comprehensive book on optimization in HPLC (High Performance Liquid Chromatography) without properly emphasizing the fundamental importance of the above mentioned contribution (RE Kaiser and E. Oelrich, Optimization in HPLC, Hüthig Verlag , Heidelberg, 1979).
Der Ausdruck für Säulen von unendlichem Durchmesser (infinite diameter column) ist von Knox und Parcher folgendermassen beschrieben Ldp/dc2 < 0.4 worin L = Säulenlänge, dp = Partikeldurchmesser und dc = Säulendurchmesser bedeuten. The expression for infinite diameter column is described by Knox and Parcher as follows Ldp / dc2 <0.4 where L = column length, dp = particle diameter and dc = column diameter.
Ein weiterer notwendiger Schritt zur optimalen Trennwirkung ist die Einspritzung der Probe in die Säule. Idealerweise sollte dies mit Hilfe einer schmalen Spritze in die Mitte des Säulenkopfes mit oder ohne Zwischenschaltung eines Septums erfolgen. Die kommerziell erhältlichen Aufgabeschlaufen oder Dosierventile sind zwar bequem und handlich, erlauben jedoch nur die gegenwärtig allgemein verwendete Brausekopf -artige Verteilung der Probe über die Gesamtfläche des Säulenmaterials. Obschon kaum beachtet, ist es doch wohl bekannt, dass die Probenaufgabe mittels einer Spritze axial ins Herz der Säule, in Form eines Punktes geführt, was die Plattenzahl der vorliegenden Säule anbetrifft, wesentliche Vorteile mit sich bringt (J.J. Kirland, S. 39 in S.G. Perry and E.R. Adlard: Gas Chromatography, Appld. Another necessary step for an optimal separation effect is the injection of the sample into the column. Ideally, this should be done using a narrow syringe in the middle of the column head with or without the interposition of a septum. The commercially available feed loops or metering valves are convenient and handy, but only allow the showerhead-like distribution of the sample over the total area of the column material that is currently generally used. Although hardly noticed, it is well known that the sample application by means of a syringe axially into the heart of the column, in the form of a point, has significant advantages in terms of the number of plates in the column in question (JJ Kirland, p. 39 in SG Perry and ER Adlard: Gas Chromatography, Appld.
Sci. Publishers Inst. Petroleum, London, 1972). Sci. Publishers Inst. Petroleum, London, 1972).
Ein letzter noch vernachlässigter Schritt ist die Form des optimalen Ausflusses, d.h. das Säulenende. Dabei gilt es dem Totvolumen in Verbindungen zu und von der Säule eine besondere Aufmerksamkeit zu schenken. Selbstverständlich ist ein minimales Zellvolumen des Detektors von massgebender Bedeutung. Vor kurzem haben Heath et al. diesem Faktor ihre besondere Studie gewidmet. (R.R. Heath, A.T. Proveaux and J.H. Tumlinson, J. of High Resolution Chromatography, 317, Dec. 1978). A final, neglected step is the shape of the optimal discharge, i.e. the column end. It is important to pay special attention to the dead volume in connections to and from the column. Of course, a minimum cell volume of the detector is of crucial importance. Recently, Heath et al. her special study dedicated to this factor. (R.R. Heath, A.T. Proveaux and J.H. Tumlinson, J. of High Resolution Chromatography, 317, Dec. 1978).
Die überwiegende Mehrzahl der Analytiker benützt gegenwärtig Umkehrphasen; in jener Trennungsmethode ist, zugegebenerweise, die axiale Einspritzung nicht so kritisch, da die Desorption der Eluate durch die gut kontrollierte verschiebbare Polarität des im allgemeinen stark polaren Eluentensystems erfolgt. Andererseits, bei der Polarität der direkten oder normalen Phasen, ist die Notwendigkeit, ja die Unerlässlichkeit der zentralen oder axialen Einspritzung, ohne weiteres demonstrierbar. Bei diesem Auftragsverfahren der Probe kann diese Einspritzung noch wirksamer gemacht werden, wenn sie mit einer stop flow oder slow flow Technik verbunden ist. The vast majority of analysts currently use reverse phases; in that separation method, the axial injection is admittedly not so critical, since the desorption of the eluates takes place through the well controlled, shiftable polarity of the generally strongly polar eluent system. On the other hand, with the polarity of the direct or normal phases, the necessity, indeed the indispensability of the central or axial injection, can easily be demonstrated. With this method of applying the sample, this injection can be made even more effective if it is connected to a stop flow or slow flow technique.
Für Analysen mit Hilfe der Umkehrphasen führt die Einspritzung auf dem Wege des Brausekopfes zu befriedigenden Resultaten, da die Trennung auf ein Aequilibrium der Lösungsmittelzusammensetzung beruht. Wird einmal jedoch eine Trennung mit einer normalen oder direkten, polaren Phase versucht, dann erweist sich die Auftragung der Probe in der Art des Brausekopfes als minderwertig oder gar unbrauchbar. For analyzes with the aid of the reverse phases, the injection via the shower head leads to satisfactory results, since the separation is based on an equilibrium of the solvent composition. However, if a separation with a normal or direct polar phase is attempted, the application of the sample in the manner of the shower head proves to be inferior or even unusable.
Die kommerziell nur noch selten erhältlichen mit Spritzen ausgestatteten Probenauftragungsvorrichtungen sind unbequem, haben bloss eine beschränkte Drucktoleranz, so dass es nicht verwunderlich ist, dass ihre Popularität im Sinken begriffen ist. The commercially available syringe-equipped sample applicators are inconvenient, have only limited pressure tolerance, so it is not surprising that their popularity is declining.
Einspritzen der Probe durch Vorrichtungen mit Septa ist deshalb unbeliebt, weil ein Risiko von Zurückbluten bei höheren Druckverhältnissen besteht. Auch die sogenannten Halbweg-Ventil Injektoren haben nur eine begrenzte Drucktoleranz. Injecting the sample through septa devices is unpopular because of the risk of bleeding back at higher pressures. The so-called half-way valve injectors also have only a limited pressure tolerance.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde die vorstehend angeführten Nachteile zu beheben und dadurch eine optimale Trennwirkung zu erzielen. Die erfindungsgemässe Trennsäule kann an jede beliebige Aufgabenschlaufe oder Schlaufenventil-System angeschlossen werden. The present invention is therefore based on the object of eliminating the disadvantages mentioned above and thereby achieving an optimal separation effect. The separation column according to the invention can be connected to any task loop or loop valve system.
Die Erfindung wird nachstehend durch ein Ausführungsbeispiel und anhand der Zeichung näher erläutert. Die einzige Figur zeigt eine Ausführungsform einer erfindungsgemässen Trennsäule. The invention is explained below by an embodiment and with reference to the drawing. The single figure shows an embodiment of a separation column according to the invention.
Die Trennsäule besteht im wesentlichen aus dem Säulenkopf (2), dem Säulenrohr (5) und dem Säulenfuss (9). Im Säulenkopf ist ein Kapillarrohr (1) aus Stahl von 0.18 mm Innendurchmesser eingepresst, welches etwa 30 mm in das Säulenrohr (5) hineinragt. Ein Kunststoffzylinder (4) vorzugsweise aus Teflon, von etwa 60 mm Länge und 4 mm Innendurchmesser umgibt zentralsymmetrisch das Kapillarrohr. Dieser Zylinder wirkt als Kollimator für die eingespritzte Probe und dient zur Behebung unerwünschter Wand-Effekte . Das Kapillarrohr (1) ist so ausgebildet, dass es an ein kommerzielles Schlaufenventil (z.B. RHEODYNE 7125) direkt angeschlossen werden kann (in der Figur nicht gezeigt). The separation column consists essentially of the column head (2), the column tube (5) and the column base (9). A capillary tube (1) made of steel with an inner diameter of 0.18 mm is pressed into the column head and protrudes about 30 mm into the column tube (5). A plastic cylinder (4), preferably made of Teflon, about 60 mm long and 4 mm inside diameter surrounds the capillary tube in a centrally symmetrical manner. This cylinder acts as a collimator for the injected sample and serves to eliminate undesirable wall effects. The capillary tube (1) is designed in such a way that it can be directly connected to a commercial loop valve (e.g. RHEODYNE 7125) (not shown in the figure).
Der Säulenfuss (9) weist eine konische Verjüngung (7) auf, wobei der Kegelspitzwinkel der Verjüngung etwa 60 beträgt. The column base (9) has a conical taper (7), the taper angle of the taper being approximately 60.
Zwischen der konischen Verjüngung und einem Ausflusskapillarrohr (10) befindet sich ein zylindrischer Sitz (8) von etwa 3 mm Durchmesser und etwa 2 mm Tiefe. Dieser Sitz dient zur Aufnahme eines Filters, der aus einem Sandwich Between the conical taper and an outflow capillary tube (10) there is a cylindrical seat (8) approximately 3 mm in diameter and approximately 2 mm deep. This seat is used to hold a filter made from a sandwich
von Glasfilterscheiben zwischen zwei rostfreien Stahlgitterscheiben besteht. of glass filter panes between two stainless steel grid panes.
Das Ausflusskapillarrohr (10) ist mit einer Verbindung versehen zum direkten Anschluss an die Detektorzelle. The discharge capillary tube (10) is provided with a connection for direct connection to the detector cell.
Die Verwendung eines Kunststoffkollimators ist im Falle der Glassäulen ebenfalls von Vorteil. Diese Vorteile haben sich in unserem Laboratorium bestätigt, namentlich wenn niedrig viskose Eluenten, wie z.B. Pentan, verwendet wurden. The use of a plastic collimator is also an advantage in the case of glass columns. These advantages have been confirmed in our laboratory, especially when low-viscosity eluents such as Pentane.
Als sich die Verwendung von Eluenten höherer Viskosität als Notwendigkeit ergab, musste man zwangsweise auf Glassäulen verzichten und rostfreie Stahlsäulen verwenden, welche den höheren Druckanforderungen entsprachen. Das Bestreben eine optimale Trennwirkung auch in Stahlsäulen zu erreichen, hat zu den darniederlegten Entwicklungen geführt. When the use of eluents with a higher viscosity became a necessity, glass columns had to be dispensed with and stainless steel columns which corresponded to the higher pressure requirements had to be used. The attempt to achieve an optimal separation effect even in steel columns has led to the developments described below.
Es ist logisch, dass mit Hilfe von solchen Kunststoffkollimatoren auch der Wirkungsgrad von halbpräparativen oder von präparativen Säulen grösseren Durchmessers erhöht werden kann. It is logical that with the help of such plastic collimators, the efficiency of semi-preparative or of preparative columns of larger diameter can be increased.
Durch die Verwendung der hierin aufgeführten Säulenmerkmale werden nicht nur greifbare Trennungsverbesserungen, sondern auch noch eine bisher nicht erreichte Reproduzibilität der Resultate erzielt. Schliesslich wurde ein Ersatz für die zerbrechlichen Glassäulen gefunden. Bekanntlich halten die käuflichen Glassäulen höchstens einen Druck von 40 Atmosphären aus. Die druckbeständigen Stahlsäulen weisen auch bei feinstem Schliff nur minderwertige Glätte auf. The use of the column features listed here not only achieves tangible separation improvements, but also a previously unattainable reproducibility of the results. Finally, a replacement for the fragile glass columns was found. As is known, the commercially available glass columns can withstand a maximum pressure of 40 atmospheres. The pressure-resistant steel columns have only inferior smoothness even with the finest cut.
Die entsprechenden Versuche zeigten, dass kommerziell erhältliche und relativ billige Kunststoffsäulen aus Nylon, Ertacetal, Polypropylen u. dergleichen aber auch Stahlsäulen, welche mit Nylon (Polyamid) ausgekleidet sind, zweckmässige und ausgezeichnete Behälter für beschichtete Silicagelträger darstellten. In solchen Röhren, welche wegen ihrer Wandglätte sich gut mit Glassäulen vergleichen lassen, ist das Arbeiten bei 200 Atmosphären ohne weiteres möglich, dadurch eröffnen sich Möglichkeiten für verbessert gepackte Säulen und demzufolge bessere Trennungen. The corresponding experiments showed that commercially available and relatively cheap plastic columns made of nylon, ertacetal, polypropylene and the like. The same but also steel columns, which are lined with nylon (polyamide), were practical and excellent containers for coated silica gel supports. In such tubes, which can be compared to glass columns because of their wall smoothness, working at 200 atmospheres is easily possible, thereby opening up possibilities for improved packed columns and, consequently, better separations.
Claims (3)
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