峰形问题                                   
                                                                         

色谱柱ACE

ACE® Excel™ 色谱柱

ACE Excel 2μm UHPLC色谱柱

• 与所有市售UPLC和UHPLC仪器完全兼容

• 为UHPLC色谱柱提供口碑zhuo越的ACE HPLC色谱柱优势

• 为UPLC/UHPLC使用者提供了更多选择的固定相，包括强大的C18-AR和C18-PFP相

• 提供高水平的可靠性和耐用性

• 提供从UHPLC到HPLC再至制备型LC的易扩展性

• 适用于UHPLC的2、3和5μm粒径

制造UHPLC色谱柱是比较困难的，且通常认为它们不像HPLC色谱柱那样耐用和可靠。

凭借其在制造Z优质HPLC色谱柱方面的丰富经验，Advanced Chromatography Technologies能够生产出非常可靠的UHPLC色谱柱。

现在，色谱分析师将从UPLC和UHPLC仪器中获得更多的成果。UPLC和UHPLC使用者利用ACE ExcelUHPLC色谱柱现可以获得碱性化合物的峰形、改善柱间的可重现性、获得利用多种分离机制的附加固定相以及改善色谱柱的耐用性。

ACE Excel提供zhuo越的分离度和峰形

条件
流动相A = 5mM甲酸（溶于水中）和B = 5mM甲酸（溶液甲醇中）梯度5分钟内3-100％B
流速：0.6 ml/min
温度：40 ℃
检测：UV, 254 nm
色谱柱尺寸：50 x 2.1mm

Analytes
1. 对乙酰氨基酚
2. 氢氯噻嗪
3. 甲基苯基亚砜
4. 甲基苯基砜
5. 阿司匹林

6. 非那西丁
7. 1,3-二硝基苯
8. 1,2,4-三甲氧基苯
9. 苯甲酸乙酯
10. 尼美舒利

11. 布洛芬
12. 吲哚美辛
13. 甲芬那酸

这些比较性色谱图显示，C18键合相不能将所有13种分析物完全分离。由于其额外的分离机制，ACE Excel C18-PFP能够基线分离所有分析物。

备注：比较性分离物不代表所有应用。

ACE®是Advanced Chromatography Technologies Limited的注册商标。
ACE ExcelTM和HSCTM是Advanced Chromatography Technologies Limited的商标。
Advanced Chromatography Technologies Limited承认Advanced Scientific Instruments、Agilent Technologies Inc.、Alltech AssociatesInc.、GL Sciences Inc.、Idex Health＆Science LLC、Phenomenex Inc.、Shimadzu Corporation、Thermo Fisher Scientific和Waters Corporation的注册和未注册商标，且与上述这些公司没有任何隶属关系。

ACE Excel UHPLC色谱柱与所有市售UPLC和UHPLC仪器兼容

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加上许多其他品牌的UHPLC仪器，恕不能一一列举

市场常见色谱柱惰性比较

• lingxian的3μm、小孔径C18色谱柱品牌

• 50 x 2.1 mm i.d.LC/MS兼容尺寸

• 碱性分子惰性测试

• 峰柱效和不对称性研究

峰柱效比较  

结论
当分析吡啶（一种高碱性小分子）时，可以看到柱效、峰形和选择性的显著差异。
拖尾和保留增加表明，吡啶和固定相上表面的硅醇基之间存在不受欢迎的次级相互作用。

这些相互作用也可能导致色谱柱可重现性不佳。
之前已对ACE C18色谱柱进行了独立测试，发现具有出色的柱效和ji致的惰性。

新型ACE C18-PFP保持了这一优异性能。

ACE®固定相几乎消除了硅醇基对HPLC分离的不利影响

进一步的惰性测试数据包含在ACE HPLC色谱柱目录中。

此外，还提供了C18柱比较指南，其详细介绍了超过50种HPLC色谱柱品牌的材料特性，并将性能与许多测试探针进行了比较。

请联系菲罗门索取资料。

ACE色谱柱保护柱安装使用说明

ACE独立式保护柱套是专为内径为1.0 - 4.6mm 的 ACE HPLC色谱柱而设计的，与ACE柱耦合器 (C0001)配合使用。

ACE色谱柱保护柱安装使用说明

1. 将保护柱芯放入柱套螺纹较短的那一半内。

保护柱芯是非定向的。

2. 用手将两半的柱套拧紧直至感觉到阻力为止，

然后再用扳手拧紧四分支一圈。

3. 将柱套螺旋纹较短的那一端与手拧柱耦合器  (C0001)一起连接到分析柱上。

这里请用手拧紧，千万不要用扳手。

4. 如果在加压后，两半柱套之间发现有渗漏的情况，请用扳手小心地将两半稍稍拧紧，直到渗漏 停止。

5. 如果在加压后，柱子和保护柱套之间有任何渗漏的情况，请用手小心地拧紧直到渗漏停止。

6. 柱耦合器(C0001)的活动中轴是自适应无实体积匹配各种色谱柱头，切勿抽出遗失。切勿让该配件非均 匀受力，以免折断。

ACE HILIC法开发平台和工作实例

图17显示了HILIC方法开发的流程图。
一般方法是：收集分析物相关的信息（如果已知的话），针对三个ACE HILIC相（用三款不同的ACE HILIC色谱柱在不同的pH洗脱液条件下）执行梯度或等度HILIC筛选实验（取决于样本分析物的亲水性范围），然后再优化色谱法以达到可接受的HILIC法。
表1中列出了ACE HILIC筛选条件。

这些设计旨在探索广泛的选择性范围，以及为达到所需分离提供一个良好的起点。

图17
ACE HILIC 方法开发流程图

表1
ACE HILIC筛选实验的条件

ACE HILIC色谱柱保存方法

使用之后，ACE HILIC色谱柱应使用体积比为7:3的乙腈和水进行冲洗，清除掉所有的缓冲盐。

然后，使用的异丙醇、以更低的流速进行冲洗，以便贮存。应往回拧紧色谱柱端盖（拧紧色谱柱端盖），并将色谱柱放回盒内。

每次分析运行之后，除非第二天要使用，否则建议采用密闭法（按长期保存的方法）清洗色谱柱，然后用异丙醇冲洗。

实例1 – 咖啡茵和相关化合物

方法开发中所需的咖啡茵和四种相关化合物（可可碱、茶碱、次黄嘌呤和黄嘌呤）这些化合物都是极性的中性物质，其中负log P值表示合理的亲水性（log P为负值明确的表明其亲水性），因此适用于HILIC（图18）。

图18
咖啡茵和相关物质的结构和log P数据

咖啡茵和相关化合物在pH为3-6的情况下不可电离，因此洗脱剂的pH几乎不会直接影响分子。

为此，选择pH 3.0和4.7。

固定相会受洗脱剂pH变化的影响，这可能是有利的一面。

固定相的电离变化将影响粒子周围的水合层，这会影响分析物分散到相中（分配在固定相上）或形成氢键的程度。

因此，在pH3.0和pH4.7的情况下对三个固定相进行筛选，结果如图19中所示。
新的ACE HILIC色谱柱使用60倍柱体积相互平衡（平衡），以在粒子周围形成水合层。表1中显示了流动相、梯度和温度。
筛选结果显示：三个固定相与两个pH值之间观察到一些选择性差异（三个固定相在两个pH值下的筛选结果可以看出彼此间具有选择性的差异）。

基于筛选数据的Z有效分离是针对pH为3.0下的（pH为3.0下的）ACE HILIC-N相。

这些数据选择（选定这些条件）用于进一步优化。

图19
ACE HILIC色谱柱的梯度筛选

条件如表1中所述，275nm条件下的检测除外。进样25mg/mL的咖啡茵混合物2μL（使用pH3.0和pH4.7的甲酸铵，以0.5%w/w的比例混合相关物质和MeCN/H2O（90:10 v/v））
样本：
1) 咖啡茵

2) 茶碱
3) 可可碱
4) 黄嘌呤
5) 次黄嘌呤

较早洗脱峰的保留窗口（时间段）非常窄，这表示：等度HILIC可用于分离分析物。（等度方式的HILIC可以被用于分离这些化合物）10mM甲酸铵，pH3.0（溶于MeCN/H2O中）（94:6 v/v）被选为等度条件（图20）。

在这些条件下，峰4和5要保留得更多（好），但峰2和3仍未解析出（被分离）。
根据梯度运行的结果，乙腈含量更高似乎不会提高峰2和3的解析度（高的乙腈含量没有提高2与3峰的分离度），所以梯度HILIC分析得到改善（所以梯度分析是对混合物分离有更合适的，温度将被研究），从而开发出Z终方法，如图21所示。

图20
ACE HILIC-N相中咖啡茵和相关化合物的等度分析

ACE HILIC-N相中咖啡茵和相关化合物的等度分析
色谱柱：ACE 5 HILIC-N，
150 x 4.6 mm
流动相：10 mM甲酸铵，pH3.0（溶于MeCN/H2O中）（94:6 v/v）
流速：1.5 mL/min
温度：25 °C
检测：UV, 275 nm
进样：2 μL
样本：
1) 咖啡茵

2) 茶碱
3) 可可碱
4) 黄嘌呤
5) 次黄嘌呤

温度的降低会提高茶碱与可可碱之间的解析度（分离度），因此，Z终方法（图21）被认为适合其用途。

图21
Z终开发方法：

色谱柱：ACE 5 HILIC-N，150 x 4.6 mm
流动相：A = 10mM甲酸铵（pH3.0）溶于MeCN/H2O中（96:4 v/v）中 B = 10mM甲酸铵（pH3.0）溶于MeCN/H2O（1:1 v/v）中
梯度：0-B在15分钟内，B持续5分钟，下一次进样维持在起始条件20分钟
流速：1.5 mL/min
温度：15 °C
检测：275 nm
进样：2 μL

实例2 – 肌酸和肌酐

肌酸（图22）是使用甘氨酸和精氨酸合成的氨基酸。

它在为体内细胞提供能量方面起着重要作用（在体内主要用于为细胞供能），并形成（生成）副产品肌酐。测定血液中的肌酐，确定肾功能是否正常，其中肌酐水平的增加表示肾可能不会完全过滤废物。（升高表明肾的过滤废物的功能有所降低）

图22
结构和log P肌酸和肌酐数据

图23
使用pH为3.0、4.7和6.0的甲酸铵对ACE HILIC范围的等度筛选对比
样本：
1) 肌酐
2) 肌酸

在三种pH值条件下，利用等度条件对三个HILIC固定相的两种分析物进行筛选。

结果表明：肌酐在三个ACE HILIC相中被适当地保留，但由于过度保留的原因，肌酸在合理的时间内没有洗脱。

根据图17中的流程图，过度保留窗口表示梯度（宽时间段表明梯度方法）可能更适宜。

图24
ACE HILIC-A相下的Z终方法

ACE HILIC-A在pH3.0下选择，进行梯度分析。

标准梯度在10分钟内析出两种目标分析物，并且解析度很高（分离度很高）（数据未显示）。因此，这使得梯度时间进一步减少（这种情况下可以使梯度运行时间进一步减少），从而缩短了整体运行时间。

Z终方法如图24中所示。

色谱柱：150 x 4.6 mm, 5 μm
流动相：
A：2 mM甲酸铵（pH3.0）溶于MeCN/H2O（90:10 v/v）中
B: 2 mM甲酸铵（pH3.0）溶于MeCN/H2O（50:50 v/v）中
梯度：5-55%B，在10分钟内
流速：1.5 mL/min
检测：230 nm
进样：5 μL
样本：
1) 肌酐
2) 肌酸

结论

HILIC是一种用于多用途的极性分析物色谱分析法（对于极性化合物来说是一种通用的色谱分析模式）。

这种方法比较复杂，但如果遵循简单规则，则可实现可再现的HILIC方法（HILIC方法是可以重现性的）。

三个ACE HILIC相（固定相）设计用于HILIC方法开发期间研究选择性，并尽可能快地提供实现所需分离的选项。

ACE HILIC方法验证协议（规程）已成功用于开发一系列的HILIC方法，应为HILIC方法开发活动提供一种结构化的方法。

柱体积为LC柱内被洗脱剂占据的体积（即粒子之间的空间和粒子孔内空间）。

柱体积可根据以下公式计算：

Vm=πr2 Lε

其中：

Vm = 柱体积（单位：mL）

 r = 柱半径（单位：cm）
L = 柱长度（单位：cm）

ε = 床层空隙度值

床层空隙度值ε取决于粒子参数（如孔径、表面积等）和供应商。

对于ACE 100 Å多孔柱，ε值为~0.63；

对于ACE 300 Å多孔柱，ε值为~0.75；

而对于ACE 90 Å实芯柱，ε值为~0.55.
在讨论柱平衡时，更准确的是引用达到稳定状态所需的柱体积，因为它与流速和柱尺寸（规格）无关。

例如，表1a示出了一系列ACE 100 Å多孔柱的柱体积值的计算。  

表 1a：ACE 100 Å多孔柱的体积计算值（单位：mL）

表2a显示了各种流速条件下，4个不同尺寸的ACE 100 Å多孔柱达到20和60倍柱体积平衡所需的时间。

表 2a：ACE 100 Å多孔柱平衡计算

ACE Excel UHPLC色谱柱与所有市售UPLC和UHPLC仪器兼容

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Waters

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[ACE UltraCore SuperC18色谱柱]人参皂甙分析

Conditions
Column: ACE UltraCore 2.5 SuperC18
Dimensions: 100 x 3.0 mm; 2 x 100 x 3.0 mm (coupled); 3 x 100 x 3.0 mm (coupled)
Part Number: CORE-25A-1003U
Mobile Phase: 

A: 0.1% formic acid in H2O
B: 0.1% formic acid in MeCN

Gradient:

Flow Rate: 0.8 mL/min
Injection: 2 μL (100 x 3.0 mm); 4 μL (200 x 3.0 mm); 6 μL (300 x 3.0 mm)
Temperature: 80 °C
Detection: UV, 203 nm
Sample: 5 x 75 mg tablets ground to fine powder and extracted with 10.0 mL MeCN/H2O (1:1 v/v) for 15 minutes with ultrasonication. 100 μL supernatant diluted with 300 μL water and filtered using a Whatman Mini-Uniprep syringeless filter
System: Chromaster Ultra Rs

ACE和ACE Excel硅胶基质固定相几乎消除了硅醇基对色谱分离的不利影响，并且在为碱性化合物提供zhuo越峰形方面赢得了口碑。

峰拖尾可以降低分离度，降低灵敏度，甚至干扰准确度和精密度（图4）。

峰拖尾有许多潜在的原因，但分离碱性物质时的主要原因是硅胶固定相载体颗粒表面上的酸性硅醇基与分析物上的氨基之间的相互作用（图5）。

图 4：峰拖尾对分离度和灵敏度的影响

随着峰拖尾（Tf，拖尾因子）从1.0增加到2.0，分离度（Rs）从1.5下降到0.87。

由于峰宽增加以及峰面积保持不变，灵敏度（峰高）也随着峰拖尾的增加而下降。

ACE色谱柱采用具有极低硅醇活性的超惰性硅胶制成。

这种超纯硅胶采用ZL技术进行有效键合和彻底封尾。

导致这种硅胶基质的固定相几乎消除了硅醇基对色谱分离的不利影响。

ACE色谱柱的超惰性特性使其成为分离极性碱性化合物的理想选择。

当分离复杂碱性化合物时,与其他现代碱性去活色谱柱相比，ACE色谱柱总是能给出明显更好的峰形和柱效（图6）。

图 5：峰拖尾相互作用

硅胶固定相载体表面上的酸性硅醇基可形成与碱性化合物相互作用的离子交换位点。

这种离子交换的相互作用通常可以导致峰保留（二次保留），并当采用反相HPLC分离胺类化合物时引起峰拖尾。

一种几乎消除了硅醇基对色谱分离不利影响的硅胶基质固定相

图 6：峰拖尾比较

条件
色谱柱尺寸：50 x 2.1 mm
流动相：40％甲醇，60％水
流速：0.2 mL/min
温度：22ºC
样品：吡啶

报告了碱性化合物（吡啶）在各种常见C18色谱柱上的塔板数。

在10％峰高下测量塔板数，以使峰拖尾纳入在测量中。

ACE C18-PFP由于其超惰性性质而达到了Z高塔板数。

具有独特选择性的C18 键合相：
1.有保证的可重现性
2.的键合相稳定性
3.疏水和五氟苯基“混合模式”的相互作用

改善色谱分离度
色谱分离的目标是在Z短的时间内获得目标组分的足够分离度（Rs）。

1.5的分离度可以实现基线分离，然而对于可以在实验室之间易于转换的耐用、可重法而言，理想的分离度是1.8-2.0。
分离度方程告诉我们什么变量可以影响分离度：

增加分离度Rs可以通过增加N、α或k来实现。

然而，如图1所示，可以看出，增加N或k以改善Rs的回报率快速下降。

例如，Rs仅随着N平方根的增加而增加。

可以通过增加柱长或降低柱填充材料的粒径或两者的某种组合来增加N。

无论哪种方式，系统背压随着N的增加而增加，因此通过增加N实现令人满意的分离，其“成本”可能是极高的压力。
同样，增加保留值（k值）将会增加Rs，但回报率也快速下降。

将k增加至超过10通常是Rs与分析时间之间的不利权衡，因为只有Rs的边际收益随着保留时间的增加而实现。

该效应的图形表示参见下述图1。

图1 N、α和k对分离度(Rs)的影响
对于典型的分离，其中：N = 10,000, k = 4, α= 1.1

增加N、α或k可以提高分离度(Rs)。

然而，从这些图中可以看出，N或k的提高都会迅速降低回报率。
另一方面，提高选择性（α）则没有这个问题，因此其成为开发分离方法时的Z佳优化变量。

增加α可以增加Rs，但不同于N和k,不会受回报率下降的约束。

α的变化对压力没有影响，对分离时间的影响也是微乎其微的（参见图2）。

因此，在开发分离方法时，α是Z重要的变数。

优化α可以使您在所有目标峰之间达到满意的分离度，同时保持系统背压和分离时间在可接受范围内。

改善色谱分离度- 选择性或柱效？
选择性(α)由流动相、温度和固定相化学物质控制。大多数方法开发策略将探索所有这些色谱变量。
如果使用“标准”3μm C18相没有达到足够的分离度，推荐优化分离的色谱选择性而不是分离柱效，如下述实例所示。
通过简单地将固定相化学物质（即色谱柱）改变为具有替代色谱选择性的固定相化学物质，易于在标准HPLC系统上获得所需分离度，而无需昂贵的UHPLC仪器。

另外，也可以避免复杂的流动相组分、升高的温度和侵蚀性pH条件。

图2利用选择性实现快速、高分离度的分离

样品：1）对乙酰氨基酚2）氢氯噻嗪3）甲基苯基亚砜4）甲基苯基砜5）阿司匹林6）非那西丁7）1,3-二硝基苯
8）1,2,4-三甲氧基苯9）苯甲酸乙酯10）尼美舒利11）布洛芬12）吲哚美辛13）甲芬那酸
色谱柱尺寸：50 x 2.1 mm 流速：0.60 ml/min 温度：40°C 检测：UV, 254 nm 流动相：A = 5 mM甲酸（溶于水中）以及B = 5 mM（溶于甲醇中），梯度= 在5分钟内3- B
比较数据不代表所有应用。

在保持C18键合相的同时，将粒径从3μm减小至2μm以下，并不能显著改善分离效果，另外也会导致压力明显增加。
ACE C18-PFP色谱柱为3个关键对提供了更佳的选择性(α)，因此与2μm以下的C18色谱柱相比，其可以提供的分离效果，即使2μm以下的色谱柱可以提供更高的柱效。
与使用具有高塔板数和高压的色谱柱尝试进行峰分离所获得的结果相比，利用选择性的能力可以获得更佳的分离效果。

PFP分离机制
ACE C18-PFP相显示有多个保留机制，包括疏水性、π-π相互作用、偶极-偶极、氢键和形状选择性。

虽然下述部分提供了相对强度的近似值，但每个保留机制的优势由溶质的物理/化学性质、其结构和所采用的色谱条件决定。

π-π相互作用

PFP环在相的表面上加入了芳香特性。

然而，PFP相不同于苯基相，因为电负性氟原子会产生缺电子的苯环，使得PFP相可以作为路易斯酸而起作用。

这将与能够给出电子的分析物（即路易斯碱）相互作用。
这与苯基相相反，苯基相含有富电子芳香环（由于不存在吸电子基团），因此它们可以作为路易斯碱而起作用。

偶极-偶极和氢键

PFP环中的碳-氟键具有强极性。

因此，PFP相可以通过在分析物与电负性氟原子之间发生的偶极-偶极或氢键相互作用来额外保留分析物。

任何这样的相互作用将导致保留增加。

形状选择性

PFP具有刚性环结构，当与其它可能的保持机制相结合时，可以赋予PFP相优异的形状选择性。

ACE C18-PFP相显示有PFP相的多重保留机制，色谱科学家们可能会利用这些机制来解决在传统C18相（仅主要依赖于疏水保留机制）上难以分离（即使并非不可能）的混合物。

缓冲液或流动相添加剂不足会导致峰拖尾。

缓冲液主要用来使样品处于（保持）恒定的离子化状态，从而稳定保留情况（时间），并在Z大程度上减少因离子相互作用而导致的峰拖尾现象。

缓冲液还可YZ硅胶表面上的硅烷醇基团的电离现象（的硅醇基离子化）。

但是对于低纯度硅胶材料来说，由于其硅烷醇更容易被电离，所以它的挑战性更高（当然，这对于低纯度的硅胶材料是更大的挑战，因为可能更多硅醇基会离子化的）。

添加剂浓度对峰形的影响如图2所示。

在这种情况下，三氟乙酸（TFA）会作为蛋白质样品成分的离子对试剂，也会产生（可提供）低pH流动相以YZ硅烷醇电离。

通常，0.1％TFA可以（作为添加剂）用于蛋白质和肽分离。

如图2a和b所示，该浓度足以在Z大程度上改善高纯度和中纯度硅胶柱的拖尾现象。

然而，如果TFA浓度下降（降低）十倍（图2c，d），两个相（两个固定相）的拖尾均会随之增加。高纯度硅胶仍可（仍然）保持可接受的峰形，但中纯度色谱柱的峰拖尾则无法接受。

缓冲液和其它流动相添加剂的一个共同特征是：作用效果（例如峰拖尾的减少、保留时间的稳定）会从低浓度开始（开始显现），并随着浓度的增加而继续作用（增加），但会逐渐（趋平）维持在一个稳定水平。

稳定水平之下的添加剂浓度，可以保持稳定的运行；浓度过高会产生（可能导致）溶解性问题。

对于大多数应用来说，10-25mM内的添加剂已经足够了，但Z好根据具体情况确定。

图2. 缓冲液浓度对峰拖尾的影响。

0.1％TFA与（a）高纯度（b）中纯度硅胶柱；0.01％TFA与（c）高纯度和（d）中纯度硅胶柱。

色谱柱：250x4.6mm, 5m, C18 300Å；

流动相：A: 0.1%或0.01%的TFA溶于水中；B: 0.1%或0.01%的TFA溶于ACN；5-70% B，30分钟；

流量：1.0 mL/min, 280nm。

成分（保留顺序）：核糖核酸酶A、细胞色素C、全铁转铁蛋白、脱辅基肌红蛋白。