Проводить тонкослойную хроматографию перед полномасштабной флэш-хроматографией является обычной практикой для любого химика. Помимо экономии времени, растворителя и образца, вы можете использовать полученные данные ТСХ для подбора наиболее подходящих параметров для проведения флэш-хроматографии. Данная статья освещает теорию преобразования ТСХ-результатов в оптимальное разделение и дает представление о том, как специальное программное обеспечение помогает улучшить очистку, используя данные ТСХ.

В эти выходные я имел удовольствие наблюдать, как дочь нашего соседа учится ездить на велосипеде. Она справилась сразу же после нескольких попыток, и ее лицо озарила гордая улыбка. Я не был удивлен, что она так легко совершила этот подвиг, поскольку почти все прошлое лето она провела на беговеле, специальном велосипеде, помогающем ребенку держать равновесие. Ей удалось быстро перенести свои навыки с беспедального велосипеда на более сложный взрослый велосипед.

Довольно забавно, что мы, ученые, работаем в своих лабораториях похожим образом. Очень часто мы начинаем с более простых экспериментов и методов, которые требуют меньше ресурсов, и лишь затем переносим полученные знания и умения на более сложные методики. Возьмите, например, ТСХ и флэш-хроматографию. Из-за простоты, скорости и минимального расхода вещества многие хроматографисты предпочитают тестировать свои образцы с помощью ТСХ и только после этого проводить основную очистку.

Точно так же, как девочка использовала свои навыки, полученные на беговеле, пересев на педальный велосипед, можно использовать информацию, извлеченную из экспериментов ТСХ, для выполнения более трудоемкого метода флэш-хроматографии.

Как результаты, полученные с помощью ТСХ, могут быть преобразованы в полезный метод на автоматическом приборе для флэш-хроматографии?

Для начала нам необходимо понять взаимосвязь между результатами ТСХ и объемами колонок, необходимых для разделения (флэш-картриджей). Пример типичного результата разделения на тонкослойной пластине представлен ниже.

Рисунок. Пример ТСХ, где (a) – расстояние, пройденное растворителем, и (b) – расстояние, пройденное аналитом.

После проведения ТСХ-скрининга необходимо рассчитать коэффициент удержания (R_f) для каждого отдельного пятна на пластине. Коэффициент удержания рассчитывается с помощью простого уравнения:

Где R_f  = 1 означает полное отсутствие удержания на пластине ТСХ (пятно движется вверх вместе с фронтом растворителя) и R_f = 0 означает отсутствие сродства к растворителю (пятно остается неподвижным на линии старта).

Методы, разработанные с использованием ТСХ, легко можно перенести на флэш-хроматографию, благодаря следующей зависимости между коэффициентом удержания, и объемом хроматографической колонки:

Обратная зависимость между коэффициентом удержания и объемом колонки может быть продемонстрирована следующим образом:

Оптимальное значение коэффициента удержания (R_f) находится в диапазоне 0,15-0,35, что соответствует количеству объёмов хроматографической колонки (CV) в диапазоне 2,8-6,7.

Меньшие значения R_f приводят к очень длительному времени пробега и высокому расходу растворителя, тогда как большие значения R_f соответствует короткому времени пробега с риском неполного разделения, как показано на графике ниже.

Рисунок. Примеры результатов ТСХ и флэш-хроматографии при различных значениях R_f и CV.

(a). Меньшее значение CV приводит к сокращению времени выполнения флэш-хроматографии, что в результате может дать неполное разделение. (b) Диапазон значений CV от 2,8 до 6,7 позволяет достичь наилучшего баланса между разрешением и временем пробега, в совокупности с расходом растворителя. (c) Большие значения CV сильно увеличивают время проведения хроматографии и приводят к большому расходу растворителя.

Эти теоретические соображения легли в основу специальных компьютерных программ, предназначенных для разработки методик, одна из таких  –  программное обеспечение Navigator. Данное ПО может конвертировать результаты ТСХ в оптимизированный метод для флэш-хроматографии, позволяющий получить замечательное разделение и осуществить очистку вещества наилучшим способом.

Для этого пользователям необходимо совершить всего несколько простых действий: перенести результаты ТСХ в программное обеспечение  и выбрать наиболее подходящие параметры для проведения флэш-хроматографии.

Шаг 1: Введите в форму программного обеспечения ваши данные: коэффициент удержания, рассчитанный по ТСХ, и информацию о картридже.

Введите используемые вами растворители и значения R_f. Затем выберете тип картриджа и соответствующую скорость потока.

Шаг 2: Данное программное обеспечение автоматически рассчитывает условия для флэш-хроматографии.

После того, как вы нажали кнопку «Рассчитать» и получили результаты, система готова начать работу в соответствии с предложенными условиями и заданными растворителями.

Шаг 3: Получите оптимальное хроматографическое разделение.

В конце цикла достигаются оптимальное разделение и сбор фракций.

Важное примечание: использование разных силикагелей на пластине ТСХ и в флэш-картридже может привести к изменению результатов, поскольку селективность различных силикагелей может отличаться в значительной степени.

В идеальном случае пластины для ТСХ и картриджи должны содержать одинаковый тип силикагеля.

С учетом этих тонкостей и при наличии соответствующего программного обеспечения результаты ТСХ можно легко преобразовать и получить максимально эффективную очистку целевых соединений.

Подводя итог, возвращаюсь к велосипеду: хороший баланс важен не только для езды на велосипеде. В работе с флэш-хроматографией также следует стремиться к идеальному балансу, о том, как этого достичь, я высказал свое мнение в статье «Золотая середина» флэш-хроматографии.

Есть ли у вас какие-либо пожелания или неосвещенные прежде темы, связанные с хроматографией, о которых вы бы хотели прочесть в моем блоге? Оставляйте любые предложения в разделе «Комментарии» и приходите снова за «наполненными цветом» советами от меня и моих коллег.

До новых встреч,