Separation Characteristics of Shim-pack™ Series Phenyl/PFPP Reversed Phase Columns
Technické články | 2025 | ShimadzuInstrumentace
Reverzní fázová chromatografie patří k nejrozšířenějším technikám HPLC díky univerzálnímu uplatnění v analýze širokého spektra sloučenin. Klasické alkylové fáze C18 jsou obecně první volbou pro vývoj metod, avšak v případech nedostatečné separace nebo odlišných chemických vlastností analyzátů lze využít fáze modifikované fenylovými či pentafluorfenylpropylovými (PFPP) skupinami. Tyto alternativní stacionární fáze nabízí rozšířenou selektivitu založenou na π–π interakcích, dipól-dipól či iont-dipól interakcích a často zlepšují separaci izomerů, aromátů či polárních zásaditých sloučenin.
Článek si klade za cíl systematicky porovnat vlastnosti Shim-packTM fenylových a PFPP sloupců se standardními C4, C8 a C18 fázemi. Pomocí jednotné testovací sady ligandu-markerů (Tanaka Test) popisuje čtyři klíčové atributy fází: kapacitu pro hydrofobní retenci, rozlišení rozdílů hydrofobicity, rozlišení strukturálních odlišností a schopnost vodíkových vazeb. Na základě výsledků chromatogramů, spider-grafů a experimentů ilustruje, kdy je vhodné zvolit fenylovou či PFPP kolonu místo běžné C18 fáze.
Systémové srovnání Shim-pack fenylových, PFPP a alkylových reverzních fází ukázalo, že rozšíření metodiky o fenyl a PFPP modifikace může výrazně zlepšit separaci izomerů, aromátů i silně polárních či zásaditých sloučenin. Díky metrice Tanaka Testu je možné rychle vyhodnotit čtyři klíčové atributy a zvolit vhodnou kolonovou fázi již v počáteční fázi vývoje metody. Pro komplexní úlohy doporučujeme screening C18, fenyl a PFPP fází s použitím methanolu i acetonitrilu, ideálně podporený specializovaným softwarem pro optimalizaci metod.
Spotřební materiál, LC kolony, HPLC
ZaměřeníVýrobceShimadzu
Souhrn
Význam tématu
Reverzní fázová chromatografie patří k nejrozšířenějším technikám HPLC díky univerzálnímu uplatnění v analýze širokého spektra sloučenin. Klasické alkylové fáze C18 jsou obecně první volbou pro vývoj metod, avšak v případech nedostatečné separace nebo odlišných chemických vlastností analyzátů lze využít fáze modifikované fenylovými či pentafluorfenylpropylovými (PFPP) skupinami. Tyto alternativní stacionární fáze nabízí rozšířenou selektivitu založenou na π–π interakcích, dipól-dipól či iont-dipól interakcích a často zlepšují separaci izomerů, aromátů či polárních zásaditých sloučenin.
Cíle a přehled článku
Článek si klade za cíl systematicky porovnat vlastnosti Shim-packTM fenylových a PFPP sloupců se standardními C4, C8 a C18 fázemi. Pomocí jednotné testovací sady ligandu-markerů (Tanaka Test) popisuje čtyři klíčové atributy fází: kapacitu pro hydrofobní retenci, rozlišení rozdílů hydrofobicity, rozlišení strukturálních odlišností a schopnost vodíkových vazeb. Na základě výsledků chromatogramů, spider-grafů a experimentů ilustruje, kdy je vhodné zvolit fenylovou či PFPP kolonu místo běžné C18 fáze.
Použitá metodika a instrumentace
- Testovací metodu založenou na Tanaka Testu: slouží k hodnocení čtyř atributů pomocí standardního vzorku sedmi látek (uracil, kofein, fenol, n-butylbenzen, o-terfenyl, n-amylbenzen, triphenylen).
- Sloupce Shim-pack (C4, C8, C18, alkyl-fenyl, biphenyl, PFPP) o rozměrech typicky 150×4,6 mm, 5 µm, často také 100×3,0 mm, 1,9 µm nebo 100×2,0 mm, 3 µm.
- Mobilní fáze: vody v poměrech s methanolem či acetonitrilem (20:80 až 70:30, 0,1% kyseliny formiové nebo fosfátový pufr pH 2,6–7).
- Detekce UV při 254 nm; v některých aplikacích MS (LCMS-MS: SIM režim, ESI+, DUIS).
- Analytické systémy: Shimadzu Nexera X2/X3, Nexera lite, Prominence-i Plus, LCMS-8050, LCMS-2050, Tokovit? Hybridní systémy.
Hlavní výsledky a diskuse
- Při srovnání spider-grafů pro hlavní Shim-pack fáze fenylové a PFPP kolony vykazují nižší hydrofobní retenci a menší citlivost na rozdíly čisté hydrofobicity než C18 fáze, avšak výrazně vyšší rozpoznání strukturálních detailů (π–π interakce u fenylů, dipól-ion atd. u PFPP) a zvýšenou schopnost vodíkového vázání (zásadité a polární analyty).
- Volba organického rozpouštědla (methanol vs. acetonitril) dramaticky mění eluce u fenylových a PFPP fází: methanol podporuje π–π vazby, acetonitril posiluje eluci C18 fází a v některých případech i obrací pořadí píků.
- Fenylové fáze, zejména biphenylové, excelují v separaci aromatických izomerů, včetně terfenylových nebo PTAD-derivátů vitaminu D3, kdy standardní C18 fáze selhávají.
- PFPP fáze prokazují výraznou retenci polárních zásaditých sloučenin a diastereomerů (DNPH-aldehydy, kavové alkaloidy), přičemž při poměru acetonitrilu ≥ 70 % se retence zásad natolik zvyšuje, že je možné detailní rozlišení i komplexy zásadité povahy.
- Rozdíly uváděných PFPP fází (plně porézní vs. core-shell vs. organosilica hybrid) a přítomnost/nepřítomnost endcappingu významně ovlivňují elektrostatické a dipólové interakce, a tudíž retenci cationtů.
Přínosy a praktické využití metody
- Alternativní fázové modifikace fenyl a PFPP rozšiřují selektivitu HPLC pro komplexní matrice (farmaceutika, potravinářské doplňky, environmentální vzorky).
- Uživatelsky přívětivá metoda Tanaka Testu standardizuje výběr a porovnání kolony na základě měřitelných atributů.
- Metodický přístup doporučuje pro screening sloupců zkoušku C18, fenylu a PFPP fází jak s methanolem, tak s acetonitrilem.
- Software Shimadzu (LabSolutions MD, Method Scouting Solution) umožňuje automatizovaný screening a optimalizaci mobilních fází, gradientů a typů kolony.
Budoucí trendy a možnosti využití
- Další rozvoj hybridních a core-shell materiálů pro stabilní vysokotlaké a vysokorychlostní aplikace.
- Implementace AI-podpory pro predikci separační selektivity na základě chemických vlastností analyzátů.
- Vývoj speciálních fází pro selektivní retenci iontů či chirálních látek kombinací fenylových či PFPP modulů s chirálními ligandy.
- Integrace vysokorychlostních screeningových platforem s více kolony a paralelními detektory (MS, PDA).
Závěr
Systémové srovnání Shim-pack fenylových, PFPP a alkylových reverzních fází ukázalo, že rozšíření metodiky o fenyl a PFPP modifikace může výrazně zlepšit separaci izomerů, aromátů i silně polárních či zásaditých sloučenin. Díky metrice Tanaka Testu je možné rychle vyhodnotit čtyři klíčové atributy a zvolit vhodnou kolonovou fázi již v počáteční fázi vývoje metody. Pro komplexní úlohy doporučujeme screening C18, fenyl a PFPP fází s použitím methanolu i acetonitrilu, ideálně podporený specializovaným softwarem pro optimalizaci metod.
Reference
- K. Kimata a kol., J. Chromatogr. Sci. 27, 721-728 (1989)
- R.R. Brindle, K. Albert, J. Chromatogr. A757, 3 (1997)
- D.H. Marchand a kol., J. Chromatogr. A1062, 65–78 (2005)
- J. Horak, N.M. Maier, W. Linder, J. Chromatogr. A1045, 43–58 (2004)
- A. Fujii a kol., Phys. Chem. Chem. Phys. 13, 14131-14141 (2011)
- M.R. Euerby a kol., J. Sep. Sci. 26, 295–306 (2003)
- M. Reta a kol., Anal. Chem. 71, 3484–3496 (1999)
- D.S. Bell, H.M. Cramer, A.D. Jones, J. Chromatogr. A1095, 113–118 (2005)
- D.S. Bell, A.D. Jones, J. Chromatogr. A1073, 99–109 (2005)
- H.M. Cramer a kol., LCGC North Am.32, 704–712 (2014)
- C. West a kol., J. Chromatogr. A1412, 126–138 (2015)
- D.T. Harvey a kol., J. Chem. Educ. 68, 162–168 (1991)
- Shimadzu, 7 Key Differences in the Use of Methanol and Acetonitrile (online)
- H. Nakamura (ed.), „Ekikuro Inunomaki… HPLC Q&A“, Vol. 4 (2017)
- T. Taylor, LCGC International blog (2021)
- Y. Kawachi a kol., J. Chromatogr. A 1218, 5903–5919 (2011)
- C.T. Santasania, D.S. Bell, LCGC Europe 29, 86-92 (2016)
- D.S. Bell, LCGC North America 33, 90-101 (2015)
Obsah byl automaticky vytvořen z originálního PDF dokumentu pomocí AI a může obsahovat nepřesnosti.
Podobná PDF
Separation Characteristics of the Shim-pack Reversed Phase Column Series
2023|Shimadzu|Technické články
C190-E305 Separation Characteristics of the Shim-pack Reversed Phase Column Series Technical Report Reversed Phase Columns C4/C8/C18 Tomoaki Shimpo1 A b stra c t: Reversed phase mode is the most frequently used method of separation in high-performance liquid chromatography. This method…
Klíčová slova
responsiveness, responsivenesshydrophobic, hydrophobicshim, shimpack, packdifferences, differencescapacity, capacitybonds, bondsretention, retentionyes, yesbase, basehydrogen, hydrogenreversed, reversedphase, phaseods, odssilica
Shim-pack Method Development Column Kit
2024|Shimadzu|Brožury a specifikace
C190-E317 Shimadzu LC Column Kits for Shimadzu HPLC/UHPLC Systems Shim-pack Method Development Column Kit LC column kits for optimal column selection Kit types HPLC 1 L1 Kit for HPLC C18 only 2 L1 Kit for HPLC / UHPLC (LC-MS) C18…
Klíčová slova
selectivity, selectivityhydrophobic, hydrophobicsteric, sterichydrogen, hydrogenvelox, veloxpreparative, preparativeretention, retentionbiphenyl, biphenylmin, mincolumns, columnsshim, shimrecognition, recognitionstereoselectivity, stereoselectivityavailable, availablepack
Shim-pack HPLC Column Guidebook
2022|Shimadzu|Příručky
C190-E206D High Performance Liquid Chromatography Columns Shim-pack HPLC Column Guidebook Shimadzu Liquid Chromatographs Nexera X3 model Nexera X3 is Shimadzu’s new flagship UHPLC model. Nexera X3 excels in high throughput environments requiring fast separations. The system easily handles small ID…
Klíčová slova
shim, shimpack, packcolumns, columnsparticle, particlesize, sizehplc, hplcuhplc, uhplccolumn, columnguidebook, guidebooklength, lengthseries, seriesyes, yesphase, phaseguard, guardmpa
Shim-pack HPLC Column Guidebook
2025|Shimadzu|Příručky
C190-E206E High Performance Liquid Chromatography Columns Shim-pack HPLC Column Guidebook ™ Shimadzu Liquid Chromatographs Nexera X3 model Nexera X3 is Shimadzu’s new flagship UHPLC model. Nexera X3 excels in high throughput environments requiring fast separations. The system easily handles small…
Klíčová slova
shim, shimpack, packcolumns, columnsparticle, particlesize, sizehplc, hplcuhplc, uhplclength, lengthcolumn, columnguidebook, guidebookyes, yesmpa, mpaseries, seriesguard, guardphase