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Schnelles chirales Screening mittels SFC/LC-Switching-System

Flüssigchromatographie: Optimiert über Nacht

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Methodenentwicklung zur Trennung chiraler Moleküle

Die Wahl der passenden chromatographischen Trennsäule kann ein zeitraubender Schritt in der Methodenentwicklung sein. Mittlerweile erleichtern Chromatographiesysteme den Anwendern das Scouting der optimalen Trennbedingungen durch spezielle Softwareoberflächen: Mit nur wenigen Klicks helfen sie, Lösungsmittel und Säulen auszuwählen und eine Probentabelle zu erstellen.

Moderne Systeme gehen noch einen Schritt weiter. Sie kombinieren zusätzlich zwei verschiedene Trennmodi in einem Switching-System: die Chromatographie mit überkritischen Fluiden (supercritical fluid chromatography, SFC) und die Flüssigchromatographie (liquid chromatography, LC). Gerade die Trennung chiraler Verbindungen ist eine der Stärken der SFC. Die besonderen Eigenschaften des dabei eingesetzten Kohlendioxids als Lösungsmittel ergänzen hierbei oft die klassische HPLC um orthogonale Trennmechanismen. Das macht die Kombination aus LC und SFC für eine Methodenentwicklung für chirale Trennungen besonders interessant.

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Überkritisches CO2

Komprimiert man Kohlendioxid (CO2) bei einer Temperatur von mind. 31,1 °C, so kondensiert es bei hohem Druck nicht etwa aus. Stattdessen geht es ab 73,9 bar in den überkritischen Zustand über (s. Phasendiagramm von CO2). Überkritische Fluide sind komprimierbar wie ein Gas und haben einen vergleichbaren Stoff- und Wärmetransport. Gleichzeitig nimmt die Dichte mit steigendem Druck zu, sodass Dichte und Lösungseigenschaften schließlich mit denen einer Flüssigkeit vergleichbar sind. Diese Kombination macht überkritisches CO2 zu einem sehr potenten Eluent in der Chromatographie, zumal es sich nach der Analyse leicht durch Drucksenkung von der Probe abtrennen lässt.

Phasendiagramm von CO2
Phasendiagramm von CO2
( Bild: Shimadzu, bearbeitet von LABORPRAXIS )

Optimierte Trennung über Nacht

Welche Leistung ein SFC/LC-Switching-System bringen kann, zeigt das Beispiel einer Enantiomerentrennung mit dem Nexera UC/s von Shimadzu. Der HPLC-Aufbau wird bei diesem System ergänzt durch eine CO2-Pumpe, die das flüssige Kohlendioxid aus einer Gasflasche in den überkritischen Zustand versetzen kann. Zudem ist ein Rückdruckregulator integriert, der den Systemdruck auch nach der Säule aufrechterhält. Somit bleibt das Kohlendioxid auch beim Passieren der Säule überkritisch und kann erst danach durch Entspannung wieder in den gasförmigen Zustand übergehen.

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