專利名稱：：用于通過在固定相和流動相之間分配而分離物質(zhì)的元件以及制備分離設(shè)備的方法用于通過在固定相和流動相之間分配而分離物質(zhì)的元件以及制備分離設(shè)備的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及用于通過在固定相和流動相之間分配而分離物質(zhì)，尤其是用于色譜分析的元件，以及制備包括固定相的分離設(shè)備，尤其是色譜柱，的方法。色譜分析是一種進行分離的物理化學方法，其中待分離的物質(zhì)在兩種相之間分配，其中之一是固定不動的固定相，而另一種相也即流動相沿著限定方向移動。固定相是構(gòu)成色譜系統(tǒng)的兩相之一。固體相(吸著劑)、液體相(溶劑)或者凝膠可以用作固定相。對于液體相的情況而言，將其施加到固體(載體)上，所述載體也可能參與分離過程。對于結(jié)合相的情況而言，具有分離性質(zhì)的層化學結(jié)合到載體上或者毛細管的內(nèi)側(cè)表面上。在本發(fā)明的范圍內(nèi)，固定相也包括在液-液色譜中的準固定相。為了保護分離柱在色譜分離期間不受污染，有時候在分離柱的前面設(shè)有前柱(Vorsaule)。一般而言，所迷前柱填充有和分離柱相同的固定相，或者采用具有較低保留性的材料。在恒溶劑分析中，流動相的組成在整個洗脫操作中保持不變。相反，在梯度洗脫中，流動相的組成連續(xù)變化或者可替換地逐步變化(階梯梯度)。實際上，具有不同極性的物質(zhì)通常通過梯度洗脫在寬范圍的極性上通過色i普分離，這是因為以此方式可以實現(xiàn)選擇性分離。在這種情況下，將極性更強的流動相連續(xù)或者逐步加到初始通常非極性的流動相(正相色譜法)中，或者，將極性較弱的流動相加到極性較強的相中(反相色語法)。為了通過梯度形成流動相，對于梯度洗脫而言，需要色i普儀具有至少兩個針對不同溶劑的泵或者至少一個低壓混合器和控制軟件。梯度分離的穩(wěn)定性通常低于恒溶劑分離。梯度洗脫的另一個不足在于在用例如極性逐漸增強的溶劑混合物進行洗脫之后，色譜系統(tǒng)必須重新回到針對下次洗脫中所用的初始非極性流動相的初始熱力學平衡，也即，通過用非極性相(在本實例中)進行充分沖洗，然后所述柱才可以用于下次梯度洗脫。所述"回洗"通常用15-20倍的柱體積來進行，導致總周期時間延長，溶劑消耗量大。因此，通過梯度洗脫來分離大量需要進行檢驗和分離的樣品，例如，在質(zhì)量控制中，存在著總周期時間延長的缺點，但是，對于大量樣品的日常調(diào)查而言，處于經(jīng)濟上的考慮，分離良好的每次分析時間當然應(yīng)該盡可能的短。梯度洗脫的另一個缺點是流動相的一直在變的組成意味著不能采用某些檢測原則。例如，當流動相的組成變化時，基本上不可能采用基于測量折射系數(shù)的檢測器。即使通常采用的UV/VIS檢測器在梯度洗脫中的應(yīng)用范圍也受到極大的限制，這是因為許多混合的溶劑和添加劑，例如甲醇、THF、TFA、甲酸、乙酸等，自身在UV范圍(<230nm)具有強烈的吸收性。即使對于在近來被用作萬能檢測器的質(zhì)i普分析儀而言，在梯度洗脫中也會出現(xiàn)副作用，例如，存在著在不同化學環(huán)境中電離的問題，使得定量分析困難得多。通過梯度洗脫分離物質(zhì)也有生態(tài)學上的缺點在洗脫后混合物中包含的流動相不能或者只能困難地回收，這需要代價很大地處置溶劑混合物以及為了供應(yīng)(新鮮)溶劑以形成梯度所需的額外成本。而且，和恒溶劑技術(shù)相比，梯度洗脫要求采用成本高得多的更高純度的溶劑。另外，回洗分離柱也要求相當量的溶劑，而這些溶劑是不能回收的。在實踐中時，同樣也在初步試驗的范圍內(nèi)，用戶首先由具有不同固定相的柱發(fā)展成具有最合適固定相的柱(所述柱以測試柱的形式供應(yīng))，實踐中分離技術(shù)的最優(yōu)化最終是基于對流動相的最優(yōu)化，也即，通過選擇合適的溶劑、流動相的pH值、其它添加劑等，這進而使得分離得到改善。但是，通過有經(jīng)驗地選擇正確的固定相，可以更簡單地實現(xiàn)限定的選擇性。但是，通常出現(xiàn)的情況是，一對特殊的關(guān)鍵峰之間一實現(xiàn)分離，就有另一對峰并入到色譜圖中的其它地方的一個峰中。為了防止這種情況，提出采用合適的固定相的混合物(混合床)作為固定相；對于恒溶劑分析中的特定分離問題而言，利用所述固定相通常能實現(xiàn)選擇性分離。G丄Eppert和P.Heitmann在LC.GCEurope,p.2,2003年10月中提到基于如下步驟對混合床柱進行最優(yōu)化首先采用三個或者四個具有不同選擇性的試驗柱確定試驗物質(zhì)混合物的保留時間，然后針對所述特定分離問題計算合適的混合床柱。但是，這些混合床形式的固定相的缺點在于柱生產(chǎn)商必須接受委托以充填(Packen)針對每個新分離問題的相應(yīng)混合床柱。因此，在短期內(nèi)，用戶很可能不能進行具有所需選擇性的恒溶劑分析。由于用戶沒有必需的特定裝備而且缺乏相關(guān)的技術(shù)知識，所以柱不能由用戶充填。另外，將混合床以具有良好再現(xiàn)性的方式充填到分離柱中也是相當困難的。在多維色傳法(multidimensionalChromatographie)中，已知可以從主柱提供將在不同時刻連接起來的柱分支，從而各個級分隨后通過所述暫時性連接的柱在限定的時間點從所述主柱"分流出來"。最后，在多維色譜法中混合物的分離僅僅在該分離設(shè)備的固定相上發(fā)生到一定程度，而主要的分離則是通過轉(zhuǎn)換到另外供給有洗脫劑的另外分離設(shè)備上來實現(xiàn)。即使采用多維色譜分析可以實現(xiàn)良好的分離，但是它非常昂貴，容為了解決特定分離問題，比如一'20個組分氨基酸混合物的分離，丄L.Glajch等在"JournalofChromatography"，318(1985),p.23中提出通過組合固定相和四個流動相來改善選擇性。但是，這種設(shè)置是基于純經(jīng)驗性試J^，所以還沒有具體計算過。為了實現(xiàn)液體色譜分析中流動相的最優(yōu)化，Sz.Nyiredy、B.Meier、C.A.JErdelmeier、O.Sticher在"HighResolutionChromatogr.&Chromatogr.Communications"8,(1985)中提出了所謂的"棱鏡，，模式。在這種模式中，溶劑強度垂直繪制，而在水平面內(nèi)用二維繪制組分的比例，所述比例主要影響選擇性。隨后，在柱液相色譜分析中，由15個單獨的測量結(jié)果預(yù)測流動相的總體最優(yōu)化，由12個單獨的測量結(jié)果預(yù)測流動相的局部最優(yōu)化(Sz.Nyiredy、W.Wosmok、H.Thiele、O.Sticher，"FluidChromatogr."，14,3077(1991))。該模型也被用于在液-液萃取中實現(xiàn)萃取劑的最優(yōu)化，在這種情況下，可以由12個測量值來確定最優(yōu)的萃取劑(Sz.Nyiredy,"Ch畫atographia，，，51，288(2000))。本發(fā)明基于的問題是提供能夠快速、高效、環(huán)保、并具有最優(yōu)選擇性和檢測能力的解決色譜分離問題的設(shè)備和方法。這個問題通過權(quán)利要求1和15的特征得以解決。根據(jù)本發(fā)明，提供了不同分離元件的套件(Set),由此可以構(gòu)建具有不同固定相的分離設(shè)備，所述構(gòu)建是通過將不同分離元件聯(lián)結(jié)或者連接到一起來執(zhí)行的。本發(fā)明的所述套件包括可以聯(lián)結(jié)或者連接到一起的、具有不同固定相S,(i>2)的分離元件，這些分離元件中至少三種包含不同的固定相S,。聯(lián)結(jié)或者連接是通過將這樣的分離元件聯(lián)結(jié)或者連接在一起來進行的，具體而言，是將載體元件聯(lián)結(jié)起來，所述載體元件和各個固定相一起形成分離元件。例如，可以通過將柱段(Saulensegment)在其各自的管端部聯(lián)結(jié)在一起將所述柱段聯(lián)結(jié)起來。通過另外的聯(lián)結(jié)器或者連接器將分離元件聯(lián)結(jié)起來也是可行的。在本發(fā)明的范圍內(nèi)，如果兩個固定相Sa和Sb在逸捧性上不同，那么這兩個固定相就不同。因此，最小的套件在每種情況下包括三個分離元件或者柱段Sa和在每種情況下三個分離元件或者柱段SB,其中A和B是具有不同選擇性的固定相。優(yōu)選，套件包括至少三種包含不同固定相SA、Sb和Sc的分葛元件或者柱段，套間包括3個每種這些分離元件是優(yōu)選的，優(yōu)選至少5個，優(yōu)選至少7個，尤其優(yōu)選在每種情況下是10個或者以上。各個固定相應(yīng)該經(jīng)選擇以使它們具有不同的物理化學性質(zhì)。任選地，除了上述三種不同類型的分離元件以外或者替代上述三種不同類型的分離元件，所述套件可以包含例如具有下列固定相的分離元件，所述固定相包含飽和的或者不飽和的烷基(Cl、C2、C3、C4、C6、C8、C12、C14、C16、C18、C22、C27、C30),所述烷基可以是單環(huán)的、多環(huán)的或者無環(huán)的、脂環(huán)的或者雜環(huán)的；硝基、氰基、羰基、羧基、羥基、二醇或者硫醇基團、環(huán)氧丙氧基，任選醚化的；氨基或者手性基團、酰胺基、氨基曱酸酯、脲、全氟烷基或者全氟芳基和其它卣代烷基和鹵代芳基、聚丁二烯基團或者其它有機聚合物、親和色譜改性體(affinitatschromatographischModifizierung)或者可離子交才奐基團(P日離子交換劑、陰離子交換劑、兩性離子)、未改性的載體材料(例如，氧化硅凝膠)、分子烙印聚合物(molekulargepmgtepolymer,MIP)或其組合，例如多官能固定相。和多維色譜分析不同，物質(zhì)是在最優(yōu)化的基礎(chǔ)上在聯(lián)結(jié)或者連接的分離設(shè)備或者柱上進行分離，即，混合物的組分通過整個分離設(shè)備。聯(lián)結(jié)在一起的分離元件至少在整個分離中保持互相連接一_在多維色譜分析中公知的在分離過程中的聯(lián)結(jié)或者脫聯(lián)(Abk叩plung)是不會發(fā)生的。另一重要之處是聯(lián)結(jié)的分離設(shè)備的固定相彼此之間的比例是可變的，這是因為所述分離設(shè)備可以再次被拆成單個的分離元件，而且可以由這些單個的分離元件構(gòu)建固定相彼此之間比例不同并且具有不同選擇性的分離設(shè)備。和已知的混合床式柱不同，本發(fā)明所需的柱是通過機械聯(lián)結(jié)各個即用型分離元件，即通常通過將載體元件(例如，管子的片段作為柱段)連接或者聯(lián)結(jié)在一起構(gòu)成。這不會改變固定相，它們在分離元件中保持不變，尤其是它們不混合在一起。和制備預(yù)先計算好的混合床式柱不同，根據(jù)本發(fā)明用戶可以通過簡單機械聯(lián)結(jié)所需的柱段來原位制備所需的分離設(shè)備，而前者最終是柱生產(chǎn)商根據(jù)特定的用戶需要來填充柱，也即必須準備和混合特定的固定相。本發(fā)明還涉及制備用于分離物質(zhì)混合物的最優(yōu)設(shè)備的方法。首先，對所述至少兩種固定相Si(i>2)的每一種而言，要對將在將創(chuàng)建的流動相中分離的混合物進行基礎(chǔ)測量，每種組分的相關(guān)保留因子k由下式確定k=(tR-tM)/(tM-tMEc)(1)(tR:保留時間，tm:流動時間，tmEe:附加柱體積校正)。附加柱體積校正考慮了進料管線體積、注射器體積和檢測器單元體積對時間的貢獻。推薦這樣確定流動相，從而使得K值位于最早和最后洗脫的物質(zhì)之間，范圍是1-20。所述基礎(chǔ)測量應(yīng)該優(yōu)選在每種分離元件上(例如，SA、SB、Sc)或者在數(shù)個相似或者不同聯(lián)結(jié)元件上(例如，10個聯(lián)結(jié)元件SA;或者5個Sa、3個Sb、2個Sc;3個Sa、5Sb、2Sc;和2個Sa、3Sb和5個Sb)進行。所述基礎(chǔ)測量也可以在分開的基礎(chǔ)測量柱上進行。隨后，根據(jù)對將要分離的每種組分以及具有固定相S,的每種分離元件確定的k值，然后針對特定分離問題計算分離元件和其尺寸的最優(yōu)組合，并隨后按照先前計算的方式將具有預(yù)定尺寸的分離元件聯(lián)結(jié)或者以其它方式連接成該最優(yōu)化的分離設(shè)備。分離元件的尺寸意味著各個固定相在分離元件中的體積。當分離元件具有不變直徑時，所述尺寸和長度成比例。如果所有的分離元件都具有相同的直徑和相同長度，那么所述尺寸和將要聯(lián)結(jié)的分離元件數(shù)目N成比例。針對特定分離問題的分離元件的最合適組合優(yōu)選采用棱鏡模型計算。優(yōu)選地，對于固定相和其尺寸的任何可行組合而言，基于通過所述基礎(chǔ)測量結(jié)果確定的保留因子b，規(guī)定待聯(lián)結(jié)的分離元件的預(yù)定數(shù)目N，尤其是預(yù)定總數(shù)N=X+Y+Z的分離元件的分離元件數(shù)目，由此計算在選擇率點XYZ待分離的組分的各自保留因子，也即，固定相SJ勺各個雜相組合的保留因子kxyz:<formula>formulaseeoriginaldocumentpage9</formula>(2)其中X表示分離元件Sa的數(shù)目，Y表示分離元件Sb的數(shù)目，Z表示分離元件Sc的各自數(shù)目。由所述大量的計算聯(lián)結(jié)可能性XYZ,確定分離元件或者段的具有最佳選擇性oc或者最佳分辨率Rs的聯(lián)結(jié)，然后，將所述各個元件或者柱段聯(lián)結(jié)在一起形成針對所述分離問題最優(yōu)化的并且包括N個分離元件的分離設(shè)備，尤其是柱，其中oc由下式確定<formula>formulaseeoriginaldocumentpage9</formula>(3)Rs由下式確定<formula>formulaseeoriginaldocumentpage9</formula>(4)其中tR,是各個化合物的保留時間，W1/21是各個化合物的半高峰。利用分離元件尤其是柱段的具體計算后的聯(lián)結(jié)，可以就特殊分離問題對固定相進行最優(yōu)化，從而不再需要用連續(xù)變化的或者逐步變化的流動相來進行洗脫，或者不再需要讓生產(chǎn)商充填特定的混合床式柱。如果基礎(chǔ)測量結(jié)果已經(jīng)表明可以由僅僅一種類型的柱段來實現(xiàn)所需的分離，那么所述計算的其余部分可用來對柱的長度進行最優(yōu)化，以及僅僅由所述一種類型的柱段來構(gòu)建所述柱。否則，計算給定數(shù)目為N的柱段的各種可行的柱段組合，直到獲得所需的分離為止。當達到了一對或者多對關(guān)鍵峰的所需選擇率OCct或者分辨率Rs,cnt時，可以終止最優(yōu)化和計算。如果，在對例如三種類型柱段并且柱段總數(shù)為N的各種可行組合進行計算的計算結(jié)果范圍內(nèi)，沒有計算出足夠好的分離，也即，沒有得到針對特殊分離問題限定的值以下的Rs,crit，那么改變(尤其是增加)柱段的數(shù)目N，并就該改變的數(shù)目N'再次進行計算。如果，在對N個柱段進行計算的計算結(jié)果范圍內(nèi)，沒有預(yù)測到令人滿意的分離，那么需要進行新的計算，增加一種或多種另外的固定相。為此，用所述另外的柱段S'另外進行基礎(chǔ)測量，并隨后進行新計如果，對于給定組合而言，分離能力不足，那么可以通過以現(xiàn)有比例增加柱段總數(shù)N來提高分辨率。實際上，如果分離得太好，那么可以以所述相同比例減少段的數(shù)目，以便縮短總周期時間。然后，由計算數(shù)量和/或尺寸的分離元件，聯(lián)結(jié)或者連接成針對該特殊分離問題最優(yōu)化的分離設(shè)備，并進行相應(yīng)的分離?；谒鲇嬎?，可以預(yù)測洗脫順序和峰的分辨率。因此，針對該特殊分離問題進行優(yōu)化的所述分離設(shè)備(尤其是柱)，可以通?；趦H僅三次(！)基礎(chǔ)測量，就由該分離元件套件快速高效的組裝而成。雖然通常三種不同的固定相就足以實現(xiàn)足夠有效的、尤其是恒溶劑分離，但是固定相的數(shù)目當然可以進一步增加到四個、五個或者更多，分子和分母中的用于計算雜相保留因子K的式子相應(yīng)擴展至n個固定相。如果固定相或者包含固定相的分離元件并不具有相同尺寸(例如，填充的柱段的直徑和長度)，那么每種組分的保留因子可以由下列等式K(勿=(axkA+(3xkB+yxkc)/(a+卩+力(5)其中oc、(3、y對應(yīng)于在該雜相組合中填充了固定相A、B和C的分離元件的總內(nèi)部體積。KA,B,c——如同已經(jīng)描述的那樣一-是由各個基礎(chǔ)測量確定的保留因子。如果在后續(xù)測量中在分離設(shè)備之前必須提供保護柱，那么在基礎(chǔ)測量和計算中必須對此進行考慮。另一個優(yōu)點是第一柱段也可以被認為并用作保護柱，而且如果需要，可以非常容易地替換。相應(yīng)地，需要采用另外的保護柱。另外，本發(fā)明的方法也可以以變體形式實施，因此——無需規(guī)定分離元件的特定尺寸__由基礎(chǔ)測量結(jié)果計算最優(yōu)化的分離設(shè)備，而且隨后可以由生產(chǎn)商根據(jù)先前計算好的各個固定相的比例來相應(yīng)地填充所述最優(yōu)化柱。在這種情況下，該計算提供了每種固定相針對選擇性最優(yōu)化的體積，隨后將確定的各個體積填充到合適的載體元件例如合適的柱中。一般而言，當采用本發(fā)明的設(shè)備和本發(fā)明的方法時，不是流動相經(jīng)歷連續(xù)變化的組成，而是通過將各個分離元件聯(lián)結(jié)、針對分離具體組裝而成的分離設(shè)備(尤其是柱)具有選擇分離所必需的變化組成，所述變化組成是基于具有不同選擇性的分離元件或者段，也就是說，分離設(shè)備具有固定相梯度。相應(yīng)地，用本發(fā)明設(shè)備進行分離也可以以恒溶劑形式進行，并具有所需的選擇性，因此避免了梯度洗脫的缺點。因此，不需要回洗，也即，節(jié)省了溶劑，縮短了總周期時間。另外，在恒溶劑洗脫中固定相或者至了處置成本和提供新鮮溶劑的成本，所以對環(huán)境也有益。為此，優(yōu)選地，將流動相的載有各個分離的物質(zhì)的各個區(qū)域取出，而將剩下的溶劑捕獲、循環(huán)和再用。尤其在采用相當大量溶劑的制備色譜領(lǐng)域，利用恒溶劑色譜實現(xiàn)的溶劑再用性不僅僅對環(huán)境有重大益處，而且由于處置和提供新鮮溶劑的成本都顯著下降，所以也節(jié)省了可觀的成本。本發(fā)明的另一個重要優(yōu)點在于當采用恒溶劑洗脫時，可以采用更多由于流動相的組成在恒溶劑洗脫中保持不變，所以差示折光器可以再次用來對物質(zhì)進行萬能檢測。通常，利用本發(fā)明的套件進行物質(zhì)的恒溶劑洗脫和分離可以在乙腈/水混合物中進行，針對這種情況，在UV范圍的吸收增加是直到190nm波長(50%透射)處才開始。相應(yīng)地，由于恒溶劑洗脫，甚至在短波uv區(qū)域也可以檢測具有發(fā)色團的物質(zhì)。因此，根據(jù)本發(fā)明可以以恒溶劑形式進行的分離，使得可以采用其它通常更合適、更靈lt和/或更便宜的4企測方法。由于流動相的組成隨著時間保持不變，再者，在每種檢測方法中基線當然更加穩(wěn)定，所以由于混合帶來的影響也得以避免。因為電離作用保持不變，另外不發(fā)生梯度誘導的副作用(穩(wěn)定不變的本底)，所以恒溶劑分離也對質(zhì)譜質(zhì)量有好的影響。而且，對于在恒溶劑洗脫中進行^r測而言，也可以采用電化學檢測器或者電導率檢測器。種檢測器串聯(lián)聯(lián)結(jié)變?yōu)榭赡?，從而改善了對物質(zhì)的表征。另外，利用本發(fā)明的設(shè)備，為了提供梯度而需要的容易出故障的裝置，比如另外的泵和梯度混合器，就不再需要了，從而不僅降低了色譜儀的獲取成本，而且降低了操作成本。在納米尺度、微米尺度、分析性和制備性應(yīng)用領(lǐng)域、以及在通過固相萃取或者過濾進行試樣制品和/或純化領(lǐng)域中，在每種情況下本發(fā)明的分離元件套件和本發(fā)明的方法都可以用于所有如下方法所述方法采用基于至少兩種相的不同相互作用的物理化學分離，比如氣相色i普(GC)、液相色i普(LC)(柱式或者平面式)、采用超臨界氣體作為流動相的色譜(超臨界流體色譜，SFC)、電泳分離技術(shù)。在液相色語中，也采用了如下方法所述方法在減壓下進行(例如，閃蒸色譜)或者在升高的壓力下進行(例如，HPLC、MPLC)，或者采用不同的相互作用機制進行分離，例如逆相液相色語(RP)、正相色譜(NP)、離子色傳(IC)、尺寸排阻色譜(SEC、GPC)或者疏水性相互作用色譜(HIC、HILIC)。固定相的分離元件可以是例如柱的段、TLC板或者電泳凝膠的段。盡管本發(fā)明主要是參考柱和柱段進行描述的，但是所提到的內(nèi)容同樣合適地適用于其它分離元件或者段式分離設(shè)備或者可分段的分離設(shè)備，例如TLC板，這些分離元件可以和目標固定相的任何可能長度相適應(yīng)。固定相的聯(lián)結(jié)也不依賴于所用載體材料的種類(硅膠、聚合物、金屬氧化物、玻璃、石英玻璃、多糖、瓊脂凝膠、碳等)，而且還可應(yīng)用于各種數(shù)量級的色譜方法，從微型納米尺度方法到制備范圍。另外，固定相可以或者是顆粒狀、纖維狀或者類纖維狀，或者可以是整塊式。采用整塊固定相的優(yōu)點在于它們非常容易聯(lián)結(jié)，這是因為所述固定相無需通過玻璃料或者篩子得以保持。當用于納米技術(shù)時本發(fā)明同樣特別有利，這是因為就如此小量而言，極其難以在流動相中可再現(xiàn)性地提供梯度。當然，本發(fā)明的套件也可以適用于特定的分離技術(shù)，或者可以包含用于特定分離問題的特定段，如果必需的話作為另外的段。因此，在離子色譜或者離子對色譜中，還可以由柱段構(gòu)建固定相，或者例如也可以將用于離子對色譜的柱段和其它柱段(例如，極性柱段)聯(lián)結(jié)在一起。采用經(jīng)過特定的預(yù)先計算并隨后聯(lián)結(jié)或者組裝的分離設(shè)備的另一個優(yōu)點在于總周期時間縮短。分離元件的采用以及對將要聯(lián)結(jié)到一起的各個分離元件及其數(shù)目進行計算，最終也使得可以對總周期時間進行最優(yōu)化，即，盡可能短，但是長度足以實現(xiàn)所需的分離。套件也可以包括針對某些物質(zhì)定向吸附的段，就像在固相萃取中一樣。從將要分離的混合物中，目標物質(zhì)幾乎在該特定吸附段中被定量吸附，并因而也富集在這段中，隨后再次解吸。和到目前為止慣用地僅僅在一個段中不同，可以預(yù)見實現(xiàn)段的真正級聯(lián)，以實現(xiàn)有針對性地順序吸附不同的物質(zhì)。本發(fā)明的段也可以用于其它分析技術(shù)中，比如在電色譜分析或者電泳中，其中所述電色語分析基于電滲流動來分離物質(zhì)混合物。本發(fā)明的套件和本發(fā)明的方法適于具有流動相和/或恒定速率的在線連續(xù)操作分離過程和/或方法，例如HPLC、在線TLC和在線OPLC。本發(fā)明的套件也可以包括至少兩種不同的TLC壽反，每種隨后應(yīng)該以更大的數(shù)目包括在該套件中，尤其是每種至少3塊板。TLC板可以和最優(yōu)長度相適應(yīng)，各種TLC板段隨后可以一起聯(lián)結(jié)成由各種段形成的板，并最終形成在固定相中具有梯度的板。特別而言，該套件使得用戶可以原位構(gòu)建特別適于他們(日常)分析的分離設(shè)備，然后可以在具有已經(jīng)描述的恒溶劑洗脫的優(yōu)點下進行分離。尤其在經(jīng)過最優(yōu)化的分離設(shè)備用于連續(xù)分離過程(也即恒溶劑分離過程)并且在整個分離過程中具有不變的固定相(也即甚至不會"轉(zhuǎn)換"柱)的情況下，最優(yōu)化分離設(shè)備的優(yōu)點得以體現(xiàn)。在特定應(yīng)用中，除了對固定相進行最優(yōu)化以外，當然還可以針對目標分離而對流動相進行最優(yōu)化，例如，用梯度進4亍優(yōu)化。對特定柱段的特定設(shè)計當然依賴于分離技術(shù)的種類以及將采用由將聯(lián)結(jié)到一起的分離元件制備的分離設(shè)備進行分離的物質(zhì)量。每個單個分離元件的長度依賴于包含固定相的設(shè)備(尤其是柱)的后續(xù)總長度、所需的段數(shù)目以及特定分離問題。在分離元件是分析LC柱的段的情況下，段的長度是至少0.5cm,優(yōu)選至少l.Ocm,以將段簡單地機械聯(lián)結(jié)在一起。柱段的長度優(yōu)選是2cm，從而長度為20cm的柱可以由10個聯(lián)結(jié)的段構(gòu)建而成。特別優(yōu)選地，柱段長度是lcm或者其整數(shù)倍，可以長達500cm;優(yōu)選地，柱段長度不大于12.5cm。在毛細管氣相色譜(cGC)中，可以考慮多達100m的柱段長度，而且該長度優(yōu)選是25m。柱段可以是直圓柱形或者螺旋圓柱形(尤其是長柱段的情況下，例如用于GC的情況)，或者可以是一些其它形狀。柱的內(nèi)直徑根據(jù)待分離的物質(zhì)量和特定的色譜分析過程可以顯著變化，可以是大約20微米-2米，在分析柱的情況下通常是20微米-IO毫米。對于分離目的而言，采用內(nèi)直徑為2mm-lm的柱。原理上所述套件也可以另外包括"倍數(shù)段(Vielfach-Segment)"。這些"倍數(shù)段"是限定固定相的柱段，也以"單一段"的形式存在，但是所述"倍數(shù)段"的長度是單個段長度的整數(shù)倍。例如，除了10個長度為2cm并且具有包含苯基的相的段以外，該套件還可以包括長度為4cm并且具有包括苯基的相的"雙倍段，，，以及長度為6cm并且具有包括苯基的相的三倍段；當另外存在這些倍數(shù)段時，可以縮短聯(lián)結(jié)和拆開這些4爻所需的時間。通過基于棱鏡模型的理論考慮發(fā)現(xiàn)，當在每種情況下除了長度為1的柱段以外，在計算中還包括具有最小可能長度(例如，1/2或者1/4)的每種類型固定相的柱段時，和如果例如柱段的總數(shù)N是通過一個或者兩個段而整體增加的情況相比，可以通過合理數(shù)量的計算來覆蓋工作范圍寬得多的選擇性最優(yōu)化。分離元件應(yīng)該盡可能地通過惰性的、沒有死空間的連接件(Verbingdung)進行聯(lián)結(jié)，例如通過*毛細管接頭*直接借助具有小死空間的聯(lián)結(jié)器*在毛細管柱的情況下，通過采用聯(lián)結(jié)器將毛細管的端部結(jié)合在一起，毛細管的端部直接對接在一起*同樣在毛細管柱的情況下，通過經(jīng)由可收縮的套管將毛細管的端4卩ii^亍j]丈鄉(xiāng)宿，酉己(Schrumpfschlauch)*采用具有通孔的墊圈將柱端部螺旋式聯(lián)結(jié)在一起通過具有毛細孔的螺旋連接*直接將一個分離元件的充填端和另一個分離元件的充填端放在一起*通過將固定相呈段式填充在柱管中優(yōu)選地，每個分離元件在每個端部具有相同的聯(lián)結(jié)裝置(Kopplungsmittel),從而一個柱^度的任何端部可以連接到另一柱—度的任何端部。另一種優(yōu)選實施方案考慮在柱段的每一端提供互相不同的聯(lián)結(jié)裝置(凸出、凹進)。在這種情況下，一個柱段的端部插入到下一個柱段的起始處，從而保持填充橫截面的內(nèi)直徑恒定，并因而保持線性流速不變。以此方式，在聯(lián)結(jié)點不形成紊流。這種系統(tǒng)的其它優(yōu)點是聯(lián)結(jié)點處的隔室型密封(gekammerteDichtung)和各個分離元件的受保護性填充。另外，所述填充是內(nèi)部封閉的、受保護的。通過互相插入進行的簡單操作特別有利。但是，這種聯(lián)結(jié)的最重要一點在于所述聯(lián)結(jié)基本沒有死空間，這是因為分離元件的端部在具有薄玻璃料的情況下直接壓入到具有所需錯流過濾(Kreuzfiltmtion)的篩子上。還可以在柱段的每一端部提供整塊式密封，厚度優(yōu)選是0.5-lmm。這些柱段以和上述方式類似的方式(凸出、凹進)聯(lián)結(jié)。在這種情況下，優(yōu)點在于無需采用任何金屬性終端，比如篩子和玻璃料。另外，整塊式密封可以進行化學改性，因此可以和所用的特定固定相相適應(yīng)。利用這種系統(tǒng)，能夠?qū)蓚€分離元件在不用過渡元件(比如，篩子和玻璃料)的情況下連接在一起。如果縮短到合適長度(尺寸)的色譜分析板用作分離元件，例如在TLC、OPLC或者HPTLC中，那么可以通過將兩塊;f反的固定相在^1端部重疊而將分離元件聯(lián)結(jié)起來，從而使第一板的固定相例如向上朝向，下一板的固定相向下朝向，等等，或者將板相鄰放置并隨后經(jīng)由惰性橋聯(lián)結(jié)，所述惰性橋隨后覆蓋兩塊板的固定相?，F(xiàn)在將結(jié)合應(yīng)用實施例更詳細地解釋本發(fā)明的方法。I、基于棱鏡模型，計算目標分離元件(柱段)的最優(yōu)化組合的實施例a)對于羥苯曱酸甲酯、苯乙酮、羥苯曱酸乙酯、鄰苯二曱酸二曱酯、2,3-二曱基酚、苯曱酸甲酯和苯曱醚的混合物，確定當采用在作為溶劑的乙腈/水30:70(v/v)中的10個具有氰基和/或苯基和/或C18基團的柱段的組合時，最佳的可行分離。在每種情況下，所述套件包括至少IO個CN作為固定相(SCN)的柱段、IO個苯基作為固定相Sph的柱段、和10個C18作為固定相(Sd8)的柱段。對這三個不同固定相的每一種而言，在針對待分離的7種不同物質(zhì)的每一種的基礎(chǔ)測量的范圍內(nèi)，根據(jù)(1)確定各自的保留因子k,如下表所示<table>tableseeoriginaldocumentpage16</column></row><table>在本實施例中，待聯(lián)結(jié)在一起的柱段總數(shù)N設(shè)定為10。對于柱段的每種雜相聯(lián)結(jié)，也即X個固定相Scn、Y個固定相Sph和Z個固定相Sc!8并且其中N:10:X+Y+Z而言，在選擇性點XYZ處所述雜相聯(lián)結(jié)的保留因子根據(jù)(2)計算kxyz=(XxkCN+YxkPH+Zxkcl8y(X+Y+Z)(6)由分離元件的各個聯(lián)結(jié)XYZ的保留因子計算值，計算所有相鄰峰對的選擇性。最優(yōu)的選擇性點是在該處所有峰對都實現(xiàn)了基線分離的XYZ點。如果多個選擇性點實現(xiàn)了基線分離，那么理想點是另外對最后洗脫的組分具有最小保留因子的點。用于基線分離的值，也即在該處峰又到達基線的點，取決于該特定的色譜分析技術(shù)或者該特定分離方法可以達到的分離效率。在HPLC的情況下，為了滿足良好分辨率的要求，所述值應(yīng)該是大約l.5，對于GC而言應(yīng)該是大約1.05，對于TLC而言應(yīng)該大于1.3。從下列將選擇性點442實施例(即，4個段Scn、4個段Sph和2個段Sd8)的計算保留因子和測量保留因子進行比較的結(jié)果可見，計算保留因子和測量保留因子的平均偏差平均是大約4%:<table>tableseeoriginaldocumentpage17</column></row><table>分離選擇性取決于有多少個具有不同固定相(或者，對于后者而言，具有不同極性)的分離元件或者柱段可以聯(lián)結(jié)在一起、待聯(lián)結(jié)的柱段的總數(shù)N以及其它。a2)對于8種三。秦的混合物，確定當采用曱醇/水50:50(v/v)作為溶劑、具有每種各10個的氰基和/或苯基和/或C18基團和/或具有極性嵌入酰胺基團的C18基團的柱段組合時，最佳的可行分離。在每種情況下，所述套件包括至少IO個CN作為固定相(ScN)的柱段、IO個苯基作為固定相Sph的柱段、10個C18作為固定相(SC18)的柱段、和10個具有極性嵌入C18作為固定相(SpeC18)的柱段。對這4個不同固定相的每一種而言，在基礎(chǔ)測量的范圍內(nèi)，針對待分離的8種不同物質(zhì)的每一種，根據(jù)(1)確定各自的保留因子k,如下表所示<table>tableseeoriginaldocumentpage17</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage18</column></row><table>這些值的色譜如圖l所示。可以發(fā)現(xiàn)，單種分離柱自身都不能解決分離問題。圖1、在不同固定相中分離三溱可以從所有可行組合的k值和選擇性的計算中確定固定相的最優(yōu)組成。在這種情況下，它包括180mm的苯基相、60mm的具有極性嵌入基團的C18相、和60mm的氰基相。在下表中將最優(yōu)柱組成的保留因子計算結(jié)果和測量值進行了比較。偏差平均是3.4%。<table>tableseeoriginaldocumentpage18</column></row><table><image>imageseeoriginaldocumentpage18</image>偏差[%]0.00.82.33.83.27.37.12.7在圖2中比較了計算色譜和測量色譜。可以清楚地發(fā)現(xiàn)，它們吻合得非常好。測量的預(yù)測的30"30ni510:3W23MM4。"-9德圖2、分離三溱測量的和預(yù)測的b)可行組合的數(shù)目I)由s-3個尺寸相同的不同柱段(Sa、Sb和Sc;在本文中是Scn、SpH和Sd8)和總數(shù)N-10個聯(lián)結(jié)的柱段，如果三種不同柱段中僅僅兩種聯(lián)結(jié)在一起，即僅僅SA、Sb或者Sa、Sc或者Sb、Sc,那么得到了27種不同組合。如果所有三種不同柱段SA、Sb、Sc聯(lián)結(jié)在一起，那么有另外36種可行組合。因此，總體而言，對于有三種不同極性的柱段而且待聯(lián)結(jié)的柱段總數(shù)為IO的情況而言，有63種可行組合。II)如果待組合的柱不是剛好10個，而是總數(shù)N是6-15的范圍，即n-6-15，s=3,那么可行組合數(shù)增加到625。III)對上述可行組合的計算(I),也即N=10并且三種固定相而言，當増加固定相Sd，也即s-4時，具有2、3或者4種固定相的可行組合是960種。IV)如果基于m)，總數(shù)擴展到至少6個-至多15個，那么，當s=4并且每種情況都是3相的組合時，總共有2500種可行性。通過擴展互相組合的可得固定相的數(shù)目例如到5個或者以上(例如，其中不多于三種或是四種不同固定相進行聯(lián)結(jié)的組合)，可行組合會進一步增多。通過在計算中考慮1/2或者1/4柱段，可以獲得另外的"微調(diào)"。下面基于聯(lián)結(jié)柱段的優(yōu)選應(yīng)用實施例來描述本發(fā)明。柱包括一個或多個柱段、和夾具，所述夾具又包括可以螺旋連接在一起的各個夾持元件，而且如果需要可以捋到各個柱的頂部和底部處的連接器上。不依賴于下面詳述的該特定優(yōu)選實施方案，各個夾持元件也可以通過插接頭或者其它類型的接頭進行連接。而且，還可以全部省掉各個夾持元件，而是將柱段插入到具有螺紋端部的、合適長度的導套中，然后用可以擰在所述導套上的連接器沿著軸向?qū)⒏鱾€柱段壓在一起。柱段也可以通過在合適設(shè)備中的液壓裝置沿著軸向壓在一起。下列特別優(yōu)選的實施方案中的重要一點在于甚至在聯(lián)結(jié)點處，柱的內(nèi)直徑保持不變，因而在整個柱中的流速是恒定的。另外，下面描述的柱聯(lián)結(jié)一般也可以用于聯(lián)結(jié)柱，比如前柱和主柱。附圖顯示出圖1:a)柱段的分解圖，和b)完整柱段的示意圖，圖2:圖lb)的柱段裝配在，夾持元件30(步驟1)、裝配另外的夾持元件30'(步驟2)、裝配另外的柱段ir(步驟3)，中的示意圖圖3:頂部柱段11或者頂部夾持元件30以及底部柱段ll"或者底部夾持元件30"聯(lián)結(jié)到各個適配器的示意圖，和圖4:柱段和適配器聯(lián)結(jié)在一起形成柱的示意圖。柱段ll(參見圖1)包括具有固定相12的柱管13。柱管13可以由例如金屬、塑料、陶瓷或者其組合制成，具有預(yù)定的外部輪廓(具有臺階22、21)和恒定內(nèi)徑di。在頂端M處，管l3具有限定的凹槽l5,所述凹槽的直徑山5必須大于內(nèi)徑d,。凹槽15具有臺肩，用于安裝密封件17。密封件17可以由例如塑料、金屬或者一些其它適于密封的材料制成。凹槽15容納過濾器或者過濾器-篩子組合16，所述組合16保護著固定相，并且其上具有環(huán)狀密封件17。凹槽15的壁18在與另一個柱段ir聯(lián)結(jié)過程中或者裝配凸出適配器40(下面描述)時，同時充當導軌。管13在其底端19的形狀由凸出連接器21確定，并有多孔玻璃料20封閉，所述多孔玻璃料20的目的是將固定相12夾持在管13中。多孔玻璃料20可以是金屬、塑料、陶瓷、燒結(jié)硅膠、整塊硅膠、或者整塊聚合物，任選經(jīng)過表面改性。夾持元件30(圖2)接受柱段11和其聯(lián)結(jié)。夾持元件30可以是金屬、塑料、陶瓷或者其組合。在其頂端31處具有內(nèi)螺紋32,在其底端33處具有外螺紋34。在夾持元件30內(nèi)部，有帶有臺階36的通孔35,柱段11裝配在所述通孔中。柱段11的臺階22?？吭趭A持元件30的臺階36上。夾持元件30的外表面37可以沿著對角線或者軸向壓花以方便操作，或者可以具有針對使用扳手的表面。圖2和3對柱段的組裝進行了舉例說明1、將柱段U按照上述方式置于夾持元件30中(圖2中的箭頭1)。2、將另一個夾持元件30，在第一夾持元件30的頂端31處完全旋入第一夾持元件30中(圖2中的箭頭2)。3、將另一柱段ll'置于帶螺紋的夾持元件30，中(圖2中的箭頭3)。4、重復(fù)步驟2和3，直到達到所需數(shù)目的柱段30時為止。5、將凸出適配器40插入圖3中頂部柱段11的凹槽15中，將適配器螺絲41旋入夾持元件30中。6、在底部柱段ll"的底端19處，將凹進適配器42裝配在凸起21"上，并用適配器螺母43旋在夾持元件30上。7、所得的分段式柱現(xiàn)在可以通過毛細管連接件(不銹鋼、塑料或者燒結(jié)氧化硅)連接至色譜分析系統(tǒng)上。在上述優(yōu)選實施方案中，如果例如要將雙倍長度柱段連接到其它柱段上，那么可以將該雙倍長度柱段容納在相互連接在一起的兩個夾持元件中，然后聯(lián)結(jié)。權(quán)利要求1.用于通過在固定相和流動相之間分配而分離物質(zhì)的元件，所述分離元件包括任何固定相和載體元件，其特征在于所述分離元件是套件的一部分，所述套件具有至少兩種分離元件Ti(i≥2)，所述分離元件包括不同的固定相Si(i≥2)；對具有限定固定相Si的每種分離元件Ti而言，所述套件包括至少三個分離元件；所述分離元件將聯(lián)結(jié)在一起或者通過一些其它方式連接在一起，以形成分離設(shè)備。2.權(quán)利要求1的套件，其特征在于通過將載體元件聯(lián)結(jié)或者連接在一起實現(xiàn)所述分離元件的聯(lián)結(jié)或者連接。3.權(quán)利要求1或2之一的套件，其特征在于所述套件包括具有至少三種選擇性不同的固定相，SA、Sb和Sc,的分離元件，對這三種分離元件的每一種而言，在所述套件中包括至少3個、優(yōu)選至少5個、優(yōu)選至少7個、特別優(yōu)選10個或以上。4.權(quán)利要求1-3任一的套件，其特征在于所述套件的固定相選自下歹'J物質(zhì)t包和的或者不々包和的義克基(Cl、C2、C3、C4、C6、C8、C12、C14、C16、C18、C22、C27、C30),所述烷基可以是單環(huán)的、多環(huán)的或者無環(huán)的、脂環(huán)的或者雜環(huán)的；硝基、氰基、羰基、羧基、羥基、二醇或者硫醇基團、環(huán)氧丙氧基，任選醚化的；氨基或者手性基團、酰胺基、氨基曱酸酯、脲、全氟烷基或者全氟芳基和其它卣代烷基和卣代芳基；聚丁二烯基團或者其它有機聚合物、親和色譜改性體或者可離子交換基團(陽離子交換劑、陰離子交換劑、兩性離子)、未改性的載體材料(例如，氧化硅凝膠)、分子烙印聚合物(MIP)。5.前述權(quán)利要求之一的套件，其特征在于分離元件尤其是柱段的長度是0.5cm-50m，優(yōu)選1.0-12.5cm,特別優(yōu)選1.5-2.5cm。6.前述權(quán)利要求之一的套件，其特征在于所述套件另外包括用于執(zhí)行基礎(chǔ)測量的分離元件或者分離設(shè)備，所述基礎(chǔ)測量元件的數(shù)目優(yōu)選和至少在套件中包含的具有不同固定相S,的分離元件T,的數(shù)目相對應(yīng)。7.前述權(quán)利要求之一的套件，其特征在于所述套件還包括多個段或者多個元件，所述多個段或者多個元件的長度或者尺寸和單個分離元件的長度或者尺寸的倍數(shù)相對應(yīng)。8.前述權(quán)利要求之一的套件在液相色譜(柱式或者平面式)、氣相色譜、超臨界氣體作為流動相的色譜(SFC)和電泳分離方法中的用途D9.前述權(quán)利要求之一的套件在納米尺度、微米尺度、分析或者制備應(yīng)用領(lǐng)域中的用途。10.前述權(quán)利要求之一的套件在連續(xù)在線分離技術(shù)和/或具有平衡流動相的分離方法和/或恒溶劑分離方法和/或等溫分離方法中的用途。11.用于通過在固定相和流動相之間分配而分離物質(zhì)的元件，所述分離元件(ii)包括固定相(12)和載體元件(13)，其中分離元件(ir)將聯(lián)結(jié)或者以一些其它方式連接其它分離元件，尤其是來自權(quán)利要求1的套件中的分離元件。12.權(quán)利要求11的分離元件，其特征在于所述分離元件是以基本沒有任何死空間形式聯(lián)結(jié)的柱段。13.權(quán)利要求11或12中所述的分離元件，其特征在于在柱段的頂部和底部提供了互相不同的聯(lián)結(jié)裝置(15,21),尤其是凸出聯(lián)結(jié)裝置和相應(yīng)的凹進聯(lián)結(jié)裝置，使得一個柱段的底端可以插入到另一個柱段的頂端。14.權(quán)利要求12或13的分離元件，其特征在于柱段(11)的聯(lián)結(jié)通過夾持元件(20)進行，所述柱段容納所述夾持元件。15.制備用于分離物質(zhì)混合物的最優(yōu)化設(shè)備的方法，其特征在于所述分離元件聯(lián)結(jié)或者連接在一起，所述分離元件包含不同的固定相Si(i>2)并具有相同或不同的尺寸，通過存在的各固定相S,(i>2)的經(jīng)確定的保留因子&來確定分離元件的選擇性和各自尺寸的最優(yōu)化組合，所述分離元件然后聯(lián)結(jié)或者連接起來形成最優(yōu)化的分離設(shè)備。16.用于分離物質(zhì)混合物的最優(yōu)化設(shè)備的制備方法，其特征在于不同的固定相St(1》2)聯(lián)結(jié)在一起、連接在一起或者互相涂覆，通過存在的各固定相S,的經(jīng)先前確定的保留因子來確定固定相Si和其尺寸或體積的最優(yōu)化組合，這些固定相然后連接在一起，任選地在合適的載體元件中連4妄在一起，或者互相涂覆。全文摘要本發(fā)明涉及通過在固定相和流動相之間分配而分離物質(zhì)的元件。所述分離元件包括任何固定相和載體元件。分離元件是套件的一部分，所述套件具有至少兩種包括不同固定相S_i(i≥2)的分離元件T_i(i≥2)。對每種具有特定固定相S_i的分離元件T_i而言，所述套件包括至少三件。分離元件聯(lián)結(jié)在一起或者通過另一種方式互相連接，從而形成分離設(shè)備。本發(fā)明進一步涉及用于制備用于分離物質(zhì)混合物的最優(yōu)化設(shè)備的方法。文檔編號B01D15/08GK101180113SQ200680017900公開日2008年5月14日申請日期2006年5月18日優(yōu)先權(quán)日2005年5月23日發(fā)明者K·比肖夫,S·尼雷迪,Z·舒克斯申請人:比肖夫分析技術(shù)與儀器有限責任公司