《Journal of Chromatography A》:Selectivity comparison of ethanol, methanol, and acetonitrile on an octylsiloxane-bonded silica column in reversed-phase liquid chromatography and the use of ethanol-water mobile phase compositions for the prediction of physicochemical properties
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•乙醇和甲醇具有相似的溶剂强度,但选择性不同。•乙醇是比乙腈更弱的溶剂,且具有互补的选择性。•乙醇-水体系适合估算水相活度系数。•在20–60% (v/v) 乙醇条件下获得的 log kw 可用于估算 log Po/w。引言反相色谱(RPLC)由于其可支持广泛的应用范围(包括
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乙醇和甲醇具有相似的溶剂强度,但选择性不同。
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乙醇是比乙腈更弱的溶剂,且具有互补的选择性。
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乙醇-水体系适合估算水相活度系数。
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在20–60% (v/v) 乙醇条件下获得的 log kw 可用于估算 log Po/w。
引言
反相色谱(RPLC)由于其可支持广泛的应用范围(包括临床、环境、食品和制药分析),继续主导着分析液相色谱分离领域 [[1], [2], [3], [4]]。RPLC 方法开发在战略上取决于流动相改性剂的选择,该改性剂用于控制溶剂强度和选择性,其中甲醇和乙腈由于其有利的理化性质而仍然是最常见的选择 [5]。然而,甲醇和乙腈均被认为是毒性溶剂 [6]。尽管它们几十年来一直是 RPLC 中的标准流动相改性剂,但近年来人们的注意力已转向更环保、毒性更低的替代溶剂 [[6], [7], [8], [9], [10], [11]]。其中,乙醇凭借其可生物降解性、低毒性、可持续性、高纯度等级可获得性以及相比传统有机溶剂更易于处置等特点,已成为 RPLC 中最重要的绿色溶剂 [6,8,9,12]。制药行业是最早采用乙醇-水流动相进行可持续 RPLC 的行业之一,主要用于药品质量控制应用,通常使用十八烷基硅氧烷键合硅胶色谱柱,约占所有已发表应用的四分之三 [6,[9], [10], [11], [12]]。这些研究基于乙醇具有可比洗脱强度以及稳健且实用的分离效果(后者的相对保留通常不同),证明了乙醇作为甲醇或乙腈替代品的适用性。同时也揭示了一些通常可以管理的缺点。乙醇-水流动相组成的较高粘度限制了某些色谱柱尺寸和粒径的选择,这在一定程度上可通过在较高温度下操作来弥补 [6,13,14]。210 nm 处的紫外截止值影响了具有弱发色团化合物微量分析的检测能力,尤其是在梯度洗脱中尤为明显。
从乙腈或甲醇切换到乙醇可能会改变选择性,因此溶剂替换不能仅从绿色性角度进行评估,还必须考虑色谱机理方面的贡献。这使得对乙醇、甲醇和乙腈进行系统比较对于方法开发具有重要意义。尽管近期出版物已强调乙醇作为一种更绿色的流动相改性剂,但目前尚没有研究利用系统地图和溶剂化参数模型对乙醇与乙腈和甲醇进行直接的、系统性的比较研究。
Abraham 的溶剂化参数模型是一种线性溶剂化能量关系(LSER)模型,已在 RPLC 选择性研究中显示出广泛的适用性,因为它基于溶质的大小、偶极性、氢键作用和色散/空腔形成,提供了分子水平的色谱保留解释 [[15], [16], [17]]。已有研究使用溶剂化参数模型对含有乙腈、甲醇、丙酮、四氢呋喃、2,2,2-三氟乙醇和2-丙醇的二元水-有机溶剂体系的选择性进行了评估 [15,18]。
本研究具有双重目标:(1) 系统比较乙醇、甲醇和乙腈二元流动相组成在辛基硅氧烷键合硅胶固定相上的选择性;以及 (2) 评估乙醇-水二元溶剂体系在利用相关模型估算化合物理化性质方面的适用性。
摘要片段
材料
超纯水(18.2 MΩ?cm)由 Milli-Q Simplicity 系统获得(Millipore,美国马萨诸塞州伯灵顿)。LC-MS 级甲醇(纯度(GC)≥ 99.9%)购自 J.T. Baker(美国宾夕法尼亚州拉德诺);LC-MS 级乙腈(纯度(GC)≥ 99.9%)购自 Biosolve(荷兰瓦尔肯斯瓦德)。梯度级 HPLC 乙醇(纯度(GC)≥ 99.8%)购自 Aquametria 公司(俄罗斯莫斯科)。试剂级校准化合物购自麦克林(中国上海)。Zorbax SB-C8
乙腈、甲醇和乙醇的溶剂强度与选择性比较
单一溶剂具有固定的强度和选择性,在液相色谱方法开发中很少使用。然而,二元及更高阶的溶剂混合物可以提供广泛的溶剂强度和选择性范围,更适合常规的分离优化 [25,26]。在 RPLC 中,强度调节溶剂始终是水,而选择性调节溶剂通常是与水互溶的有机溶剂。在实际应用中,乙腈和甲醇是
结论
甲醇-水和乙醇-水流动相组成在 Zorbax SB-C8(辛基硅氧烷键合硅胶固定相)上,对于含有20–70% (v/v) 有机溶剂的流动相组成具有相似的溶剂强度但选择性不同。对于质量较轻的多种化合物,选择性差异主要体现在大小和氢键碱性不同的化合物之间,其他相互作用相对不重要。在 Zorbax SB-C8 上,乙腈是比乙醇更强的溶剂
CRediT 作者贡献声明
Danil Skripnichenko:撰写 – 初稿,形式分析,数据管理。Azamat Temerdashev:撰写 – 初稿,形式分析,数据管理。Colin F. Poole:撰写 – 初稿,可视化,监督,概念构思。Sanka N. Atapattu:撰写 – 审稿与编辑,撰写 – 初稿,监督,项目管理,方法论。
利益冲突声明
作者声明,他们不存在已知的竞争性经济利益或个人关系,这些利益或关系可能影响本文所报告的工作。
Danil Skripnichenko|Azamat Temerdashev|Colin F. Poole|Sanka N. Atapattu