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Flash Chromatographie-Systeme

Stark erweiterte Einsatzbereiche und Nachweis von nicht chromophoren Verbindungen durch integrierte ELSD Detektion jetzt möglich.

von Dr. Andrea Junker-Buchheit

Die Flash-Chromatographie dient unter anderem in den Bereichen der chemischen Synthese, kombinatorischen Chemie und Pharmakokinetik dazu, relativ schnell und einfach einen Roh- extrakt zur Weiterverarbeitung zu gewinnen. Die bis jetzt auf dem Markt befindlichen Flash-Chromatographie-Systeme besitzen allerdings ausschließlich UV-Detektoren, was den Nachweis von vielen UV-inaktiven Substanzen unmöglich macht. Nach langer Stagnation in der Weiterentwicklung von Flash-Systemen kommt jetzt ein Gerät mit deutlich erweitertem Einsatzspektrum auf den Markt. Dies betrifft vor allem die Detektionsseite. Das neue System verfügt über einen integrierten Lichtstreudetektor. Dadurch wird der Einsatzbereich enorm erweitert (Reveleris™-Flash-System, GRACE).

In der Flash-Chromatgoraphie werden im Wesentlichen Substanzgemische auf Normalphasen wie Kieselgel oder mittelpolar modifizierten Phasen bei relativ geringen Drücken getrennt. Die Trennung erfolgt in Kunststoffkartuschen, die mit unterschiedlichen, meist Kieselgel- basierenden, Trennmaterialien gefüllt sind. Auf die Wichtigkeit der Auswahl der Trennmaterialien wurde im Zuge dieses ChromChats bereits in der Ausgabe 03/2008 hingewiesen. Die dazu benötigten Flash-Systeme bestehen meistens aus einer Kolbenpumpe, einem integrierten Filterphotometer, UV-oder DAD-Detektor (teilweise auch RI) und einem Fraktionssammler. Auch wenn sich die Bedienbarkeit der auf dem Markt befindlichen Geräte im Laufe der Zeit verbessert hat, so ist doch der grundsätzliche Aufbau dieser Flash-Systeme in all den Jahren gleich geblieben. Eine tiefergehende Weiterentwicklung hat nicht stattgefunden – gegenwärtig konzentrieren sich einige Anwendungen auf die Verwendung kleinerer Partikel, um die Trennleistung zu steigern. Allerdings wird hierbei ein hoher Rückdruck einkalkuliert, was wiederum besondere Anforderungen an das Trennsäulensystem stellt (MPLC, medium pressure liquid chromatography). Daher sind die heutigen Systeme insbesondere bei der Detektion darauf beschränkt, Substanzen nachzuweisen, die einen Chromophor enthalten und somit im UV-Licht detektierbar sind. Eine ganze Reihe von Synthese- Nebenprodukten oder sogar Zielsubstanzen weisen hingegen keine chromophore Gruppe(n) auf. Beispielsweise können pharmakologische Wirkstoffe wie Erythromycin, Metformin und Chlorpromazin oder be stimmte Herbizide, wie Glyphosat, Glufosinat sowie Fungizide z.B. Tridemorph und Oxazolidin mit den zurzeit auf dem Markt befindlichen Gerätesystemen überhaupt nicht nachgewiesen werden. Daher ist es lohnend, sich ein neues Flash-Chromatographie- System anzuschauen, welches seit Jahren die erste wirklich bahnbrechende Weiterentwicklung in diesem Bereich darstellt. Das Gerät enthält -neben einem binären Pumpensystem mit 4 Einlasskanälen zum Gradientenbetrieb – einen integrierten ELSD-Detektor (Evaporative Light Scattering Detector = Lichtstreuverdampfungsdetektor) und ist damit in der Lage – in Kombination mit 2 unabhängig voneinander einstellbaren UV-Detektoren – fast alle in der Chromatographie relevanten Substanzen nachzuweisen und zu fraktionieren. Das patentierte REVEALxTM genannte Detektionsprinzip verarbeitet alle drei Signale gleichzeitig, um eine flexible, automatische und präzise Fraktionssammlung in Abhängigkeit der Monitorsignale zu steuern. Das führt zu einer schnellen und sicheren Fraktionierung von u.a. bisher nicht sichtbaren Substanzen in höherer Reinheit und kürzerer Zeit. Das komplette System verfügt neben einer integrierten Gasversorgung für den ELSD über moderne RFID (Radio Frequency Identification) markierte Flash-Kartuschen, die dafür sorgen, dass bei Verwendung unterschiedlicher Kartuschengrößen, alle wichtigen Parameter wie Flussrate, Druckbegrenzung, Füllmenge etc. der Kartusche bereits beim Einbau in das Gerät eingelesen und eingestellt werden. Das spart Zeit, erhöht die Sicherheit und verringert Verluste durch manuelle Fehler. Auch der Druckbereich ist mit 14 bar (200 psi) auf dem heutigen Stand und ermöglicht die Verwendung von Flash-Kartuschen, die mit Partikeln < 40–60 µm gepackt sind. Weitere Besonderheiten des Reveleris™-Systems sind Levelsensoren für die Lösungsmittelflaschen und die Abfallgefäße, das Leck-Detektionssystem und ein sich selbst reinigendes Injektionsventil. Die automatische Purgefunktion für die Kartuschen sorgt dafür, dass nach dem Gebrauch restliches Lösungsmittel aus der verbrauchten Kartusche entfernt und unnötiges Vertropfen vermieden wird. Die Programmierung erfolgt über eine intuitive Software an einem Touchscreen, auf dem alle relevanten Parameter auf einem Bildschirm dargestellt sind. Kompliziertes Hin- und Herwechseln zwischen unterschiedlichen Menüs entfällt somit. Vorteilhaft ist, dass fast alle auf dem Markt erhältlichen Flash-Kartuschen verwendet werden können. Seine ganze Stärke spielt das Reveleris™-System allerdings erst aus, wenn es in Verbindung mit den RFID-Systemkartuschen des gleichen Herstellers betrieben wird, der als einer der größten Silikahersteller über viele Jahre Erfahrung mit diesen Produkten verfügt. Diese Reveleris™ SRC Flash-Kartuschen (SRC= Speed Resolution Capacity) werden unter erhöhtem Druck mit kleineren Partikeln und besserer Partikelgößenverteilung anstelle der üblicherweise verwendeten 40–60 µm Partikel gepackt. Eine verbesserte Auflösung und schnellere Analysenzeiten werden damit erzielt. Selbst Dünnschichtplatten, beschichtet mit dem gleichen Kieselgel der Reveleris™ SRC Flash-Kartuschen, sind für eine optimale Methodenentwicklung erhältlich und runden das Komplettsystem ab. Alles in Allem bietet dieses neue Flash Chromatographiesystem eine kompakte, stark erweiterte und vollständige Lösung für die täglichen Aufgaben im Bereich der chemischen Synthese, Pharmakokinetik, kombinatorischen Chemie etc. an. Desweiteren eröffnet dieses System völlig neue Perspektiven bei der Wirkstoffisolierung in anderen Bereichen, wie z.B. Pflanzenschutz, Kosmetikindustrie etc. Auch der eher konservative Flash-Markt wird also von Neuerungen nicht verschont. Die Zukunft wird zeigen, ob und in welchem Ausmaß diese neue Technik Impulse bei der Wirkstoffisolierung und in der Forschung setzen kann. Nähere Informationen zum Reveleris™-System finden Sie auf der Homepage des Herstellers: www.discoverysciences.com

REVELERIS™, and REVEALX™, are trademarks of Alltech Associates, Inc. Alltech Associates, Inc. is a wholly owned subsidiary of W. R. Grace & Co.-Conn. Grace Davison Discovery Sciences is a product group of W. R. Grace & Co.-Conn., which now includes all product lines formerly sold under the Alltech brand. © Copyright 2009 Alltech Associates, Inc. All rights reserved.

Foto: © Dr. Andrea Junker-Buchheit