使用安捷倫高通量HPLC監控工業原材料中A-雙酚生產工藝

介紹

　　A-雙酚（圖1）是一種強揮發性的原料，用于生產眾多現代產品。又稱為4,4-異亞丙基雙酚，4,4-（1-甲基亞乙基）雙酚，或簡稱為BPA。

　　每年，BPA的產量約2.8百萬噸。BPA是聚碳酸酯塑料和環氧樹脂的建構模塊。聚碳酸酯塑料具有絕佳的防刮能力、光學清晰度、耐熱及絕緣能力。由于這些性能，常用于制作防護鏡，CD/DVD光盤，電子產品，食品和飲料包裝盒。由于環氧樹脂良好的惰性、化學耐腐蝕性，粘性和可塑性，環氧樹脂常用于保護涂層。例如，金屬食品拉罐中的涂層用于保存食品的風味。環氧樹酯也經常作為牙科的補牙填料或者汞合金薄片及填料的替代物使用。其他應用包括殺菌劑，聚合體抗氧化劑，以及汽車零配件。

　　苯酚與丙酮通過酸催化縮合反應生成BPA。縮合反應過程中，會生成一系列苯酚的反應副產物。商業化的BPA生產廠中的多個工藝流程采用HPLC測定成份。

　　本文中我們說明了在商業化的BPA生產中，使用新型液相柱技術對HPLC方法的改進。

方法優化與放大

　　現有HPLC方法被公認是可靠且經驗證的，但是太復雜。旨在原有方法基礎上，我們采用更加簡化的方法參數，力求簡化后得到相近似譜圖。為盡可能少的改變色譜參數，我們選用了4.6 × 50 mm，1.8 μmEclipse XDB-C18色譜柱進行二次方法開發以便縮短分析時間。更小的粒徑填充在更短的色譜柱中可以提高分析速度并且提供足夠的柱效維持與大粒徑填充的長色譜柱相應的分離度。經過多次試驗，我們開發了一個方法其譜圖類似于原有譜圖。縮短分析時間是快速分離高通量技術的一個主要優勢。因為使用經典尺寸的分析色譜柱（50 min/樣品）在一個完整工作日內僅能完成分析有限的樣品數量，而使用RRHT色譜柱可以在1小時之內完成同樣數量的分析樣品（7.5 min/樣品）。

　　我們放大到4.6 × 250 mm色譜柱。圖2顯示了樣品在三根不同長度和粒徑的4.6 mm內徑色譜柱上的譜圖重疊圖。進樣量隨長度改變而成正比的調整。更小的ZORBAX粒徑可以在維持分離度的前提下提高分析速度。事實上，盡管使用了更短的RRHT色譜柱長度，分離度明顯提高了。

　　此方法可以輕松放大或縮小的原因在于相同的球型Eclipse XDB-C18填料。這是一項基于ZORBAX可控表面積和孔徑的硅膠粒徑分布工藝的專利技術結晶。此項可靠的專利填料和領先的色譜柱生產技術是生產各種尺寸、譜圖相似度極佳、重現性極好的色譜柱的堅實基礎。

　　粒徑影響分離度。通過比較填有三種不同粒徑的相同色譜柱尺寸的譜圖可以明顯地感受到粒徑對分離度的影響。圖3顯示使用不同粒徑的EclipseXDB-C18色譜柱，A-雙酚分析時間得到不同程度的縮短。分離度（Rs）與選擇性（α），柱效（N）和保留因子（k′）相關：
　　Rs = (1/4)(α-1) √N [k′/(1+k′)]

　　三張譜圖中選擇性（固定相，流動相）和保留因子（流動相，溫度）的影響因素全部被固定不變。柱效受色譜柱長度，流動相線流速（均為常數）和粒徑（圖3中使用不同的粒徑）的影響。N隨粒徑縮小而增加。圖3中選擇性因子（α）和保留因子保留不變，但是分離度明顯增加了。選用更小的粒徑的優勢在于縮小粒徑可以提高分離度。相近的選擇性和保留因子突出了ZORBAX Eclipse XDB-C18色譜柱對于方法放大的適應性優勢，尤其是在轉換到快速高通量方法時，優勢更明顯。

現有方法與RRHT方法的比較

　　圖4比較了原有方法與RRHT的BPA分離。上方譜圖是使用現有商業方法的分析實例，下方譜圖是使用RRHT方法分析工藝控制樣品的譜圖。此方法采用了新型色譜柱技術明顯增加了分析下率。分析時間至少縮短了6倍；溶劑消耗從100 mL/樣品減少到7.5mL/樣品，減少了12.5倍。有趣的是與原有方法中的C18色譜柱相比A-雙酚在Eclipse XDB-C18的譜圖中表現出了對稱性更好的色譜峰形。EclipseXDB-C18色譜柱上高斯對稱的色譜峰峰形對于準確定量具有重要意義。其他改良的方法參數例如簡化的梯度表和二元流動相見表1。

結論

　　將現有的色譜方法轉換成為高通量方法是一個提高實驗室樣品量的有效手段。使用RRHT色譜柱進行方法開發同樣可以提高產量。將現有的C-18色譜方法轉換成為高通量方法時，Eclipse XDB-C18 RRHT色譜柱是一個極佳的選擇。更小的粒徑填充在更短的色譜柱中可以提供與大粒徑長色譜柱相近的分離度分析時間縮短幾倍。RRHT色譜柱的優勢在于梯度方法的開發，因為梯度洗脫后需要再次平衡時間，而此平衡時間通常非常耗時，計算總的分析時間時又容易被忽略。基于非常勻稱一致的粒徑，鍵合相化學性質和色譜柱生產技術，安捷倫RRHT色譜柱上開發的方法可以輕松地放大。在傳統分析色譜柱尺寸上開發的現有色譜方法可以使用Eclipse XDB-C18 RRHT色譜柱輕松轉換成高通量方法。此方法可以放大到分析型色譜柱上，并且不同色譜柱尺寸和粒徑上的譜圖效果是可以預見的。可預見性的譜圖結果使得Eclipse XDB-C18RRHT色譜柱能夠從容應對優化應用以及方法轉換后獲取高通量和高分離度應用。