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Supercritical Fluid Chromatography
Bei der superkritischen Fluidchromatographie (engl.: Supercritical Fluid Chromatography; SFC) wird als mobile Phase eine Substanz verwendet, welche im superkritischen (überkritischen) Zustand vorliegt. Die SFC ist besonders effektiv bei der Trennung von lipophilen und mittelpolaren Verbindungen und bietet eine umweltfreundliche Alternative zu traditionellen chromatographischen Techniken, die oft auf den Einsatz von großen Mengen organischer Lösungsmittel angewiesen sind. Überkritisches CO₂, das am häufigsten als mobile Phase in der SFC verwendet wird, ist nicht nur kostengünstig und nicht toxisch, sondern auch leicht von den analysierten Substanzen zu entfernen, was die Technik besonders attraktiv für die Lebensmittel-, pharmazeutische und chemische Industrie macht.
Trotz ihrer vielen Vorteile ist die Anwendung der SFC nicht ohne Herausforderungen. Die Notwendigkeit spezifischer Ausrüstung, die die hohen Drücke und Temperaturen handhaben kann, und die Entwicklung geeigneter Methoden für spezifische Analyten können die Implementierung der Technik in einigen Laboren einschränken. Dennoch, mit fortschreitender Technologie und einer wachsenden Anerkennung ihrer umweltfreundlichen Vorteile, gewinnt die SFC zunehmend an Popularität und wird als eine wertvolle Ergänzung zu den bestehenden chromatographischen Techniken angesehen.
Technische Daten
Grundlagen
Was bedeutet überkritischer Zustand?
Der überkritische Zustand bezeichnet einen Bereich im Phasendiagramm, in dem die jeweilige Verbindung weder als Gas noch als Flüssigkeit vorliegt, sondern als nur eine Phase, die man als fluid oder superkritisch bezeichnet. Abgegrenzt wird dieser Bereich durch die sogenannte kritische Temperatur (Tc) und den kritischen Druck (pc). Sind diese für einen bestimmten Stoff erreicht bzw. überschritten, so liegt dieser im überkritischen Zustand vor.
Welche Flüssigkeiten bzw. Gase können als mobile Phase verwendet werden?
Da Kohlenstoffdioxid (CO2) relativ einfach in den überkritischen Zustand gebracht werden kann (Tc ≈ 31 °C, pc ≈ 73 bar) und nahezu in unbegrenzter Menge verfügbar ist, kommt dieses meist als mobile Phase zum Einsatz. Jedoch können prinzipiell auch andere Verbindungen dafür verwendet werden. Voraussetzung dafür ist nur, dass sich die verwendeten mobilen Phasen mit nicht zu hohem Aufwand in den überkritischen Zustand überführen lassen. Um die Elutionsstärke der mobilen Phase zu verändern, werden bestimmte Modifier zugesetzt werden, z. B. Methanol oder Ethanol.
Und welche stationären Phasen kommen zum Einsatz?
Theoretisch kann in der SFC mit allen Silica– und Polymer-basierten stationären Phasen experimentiert werden, wobei die stationären Phasen immer in Abhängigkeit von der jeweiligen Anwendung gewählt werden sollten. Es ist zu beachten, dass die SFC sich ähnlich der Normalphasenchromatographie verhält, sodass oft stationäre Phasen zum Einsatz kommen, die auch in der Normalphasenchromatographie verwendet werden, z. B. reine Silica–, Diol–, Cyano–, HILIC– oder Aminophasen. Ebenfalls werden Pyridin–, 2– und 4–Ethylpyridin–, 2-Picolylamin–, oder Aminoanthracenphasen verwendet, welche speziell für die SFC entwickelt wurden und besonders für basische Analyten geeeignet sein sollen. Neben druckstabilen Polymer-basierten Phasen, lassen sich jedoch auch "normale" C18–, C8–, Phenyl– oder Pentafluorphenylphasen verwenden. Für die Trennung von Enantiomeren können die meisten chiralen stationären Phasen verwendet werden.
Welche apparativen Besonderheiten bedarf es bei der SFC?
Die verwendeten Apparaturen für die SFC sind herkömmlichen HPLC-Anlagen sehr ähnlich. Sie müssen lediglich die Möglichkeit zur exakten Temperatur– und Drucksteuerung besitzen, und zwar von der Probenaufgabe bis hin zum Detektor. Das bedeutet die Detektorzelle muss druckstabil sein, mindestens eine Pumpe muss in der Lage sein muss flüssiges CO2 reproduzierbar und konstant zu fördern und ein Rückdruckregler muss vorhanden sein, der zusammen mit dem Säulenofen die erforderlichen physikalischen Bedingungen aufrechterhält. Mittlerweile gibt es Hersteller, die komplette SFC-Geräte verkaufen aber auch solche, die spezielle SFC-Kits anbieten, mit denen bestehende HPLC Anlagen SFC-tauglich gemacht werden können.
Applikationen
Wo findet die SFC Anwendung?
Anwendungen für die SFC sind sehr vielfältig z. B. in der Analyse von Medikamenten, Lebensmitteln, Sprengstoffen, Erdöl oder Polymeren. An chiralen Phasen lassen sich mittels der SFC auch Enantiomere trennen, was heutzutage mit eine der Hauptanwendungen der SFC ist. Trennungen im präparativen Maßstab zur Produktisolierung sind ebenfalls möglich. Allgemein wird die SFC als Trennmethode immer beliebter, weil mittlerweile eine Vielzahl von hochwertigen Säulen und zuverlässigen Anlagen verfügbar sind. Des Weiteren lassen sich mit Hilfe der SFC hohe Mengen an organischen Lösungsmitteln eingesparen, weshalb die SFC auch als "Green Chemistry" bezeichnet wird.
Downloads
Hersteller von speziellen SFC-Phasen
| Hersteller | Name | Modifizierung | Porengröße | Partikelgröße |
| Chromanik | Sunshell 2-EP | 2-Ethylpyridine | 90 Å | 2.6 µm |
| Princeton Chromatography | 2-Ethylpyridine | 2-Ethylpyridine | 60 Å | 3, 5, & 10 µm |
Silica | - | 60 Å | 3, 5, & 10 µm | |
Cyano | Cyanopropyl | 60 Å | 3, 5, & 10 µm | |
DIOL | Diol | 60 Å | 3, 5, & 10 µm | |
DIOL-HL | Diol | 60 Å | 5 & 10 µm | |
2CN:DIOL | Cyanopropyl & Diol | 60 Å | 3, 5, & 10 µm | |
Amino | Aminopropyl | 60 Å | 3, 5, & 10 µm | |
DEAP | Diethylaminopropyl | 60 Å | 3, 5, & 10 µm | |
Benzamide | Propylbenzamide | 100 Å | 3, 5, & 10 µm | |
PA | Propylbenzamide | 60 Å | 3, 5, & 10 µm | |
PPU | Propylpyridylurea | 100 Å | 3, 5, & 10 µm | |
Propylurea | Propylurea | 100 Å | 3, 5, & 10 µm | |
DNP | Dinitrophenyl | 100 Å | 3, 5, & 10 µm | |
Pyridine Amide | Pyridine Amide | 60 Å | 3, 5, & 10 µm | |
4-Ethylpyridine | 4-Ethylpyridine | 60 Å | 3, 5, & 10 µm | |
Methane Sulfonamide | Methane Sulfonamide | 60 Å | 3, 5, & 10 µm | |
Benzene Sulfonamide | Benzene Sulfonamide | 100 Å | 3, 5, & 10 µm | |
4-Nitrobenzene Sulfonamide | 4-Nitrobenzene Sulfonamide | 100 Å | 3, 5, & 10 µm | |
4-Fluorobenzene Sulfonamide | 4-Fluorobenzene Sulfonamide | 100 Å | 3, 5, & 10 µm | |
HA-Pyridine | 60 Å | 3, 5, & 10 µm | ||
HA-Dipyridyl | 100 Å | 3, 5, & 10 µm | ||
HA-DEA | 60 Å | 3, 5, & 10 µm | ||
HA-DHP | 100 Å | 3, 5, & 10 µm | ||
3,5-Dihydroxyphenyl | 3,5-Dihydroxyphenyl | 100 Å | 3, 5, & 10 µm | |
| ES Industries | GreenSep Ethyl Pyridine | 2-Ethylpyridine | 120 Å | 3 & 5 µm |
GreenSep Ethyl Pyridine II | A version of bonded 2-Ethylpyridine | 120 Å | 1.8, 3 & 5 µm | |
GreenSep 4-Ethyl Pyridine | 4-Ethyl Pyridine | 120 Å | 3 & 5 µm | |
GreenSep 4-Ethyl Pyridine II | A version of bonded 4-Ethylpyridine | 120 Å | 3 & 5 µm | |
GreenSep Nitro | Nitroaromatic based phase | 120 Å | 1.8, 3, 5 & 10 µm | |
GreenSep PFP | Pentafluorophenylpropyl | 120 Å | 1.8, 3, 5 & 10 µm | |
GreenSep Pyridyl Amide | Pyridyl Amide | 120 Å | 1.8, 3, 5 & 10 µm | |
GreenSep Amino Phenyl | Amino + Phenyl | 120 Å | 1.8, 3, 5 & 10 µm | |
GreenSep Basic | Imidazole based phase | 120 Å | 1.8, 3, 5 & 10 µm | |
GreenSep DEAP | Diethylaminopropyl | 120 Å | 1.8, 3, 5 & 10 µm | |
GreenSep Nitro | Nitroaromatic based phase | 120 Å | 1.8, 3, 5 & 10 µm | |
GreenSep Cyano | Cyano | 120 Å | 1.8, 3 & 5 µm | |
GreenSep Diol | Diol | 120 Å | 1.8, 3 & 5 µm | |
GreenSep Naphtyl | Naphtyl | 120 Å | 1.8, 3 & 5 µm | |
GreenSep FluoroBasic | Fluorinated Imidazole | 120 Å | 3 & 5 µm | |
GreenSep HILIC | Polyhydroxylated Polymer | 120 Å | 3 & 5 µm | |
GreenSep NP-I | Optimized for the separation of 10 different Cannabinoids | 120 Å | 5 µm | |
GreenSep NP-II | Optimized for the separation and isolation of THC and THCV from cannabis | 120 Å | 5 & 10 µm | |
GreenSep NP-III | Optimized for the separation and isolation of CBDA and THCA from cannabis | 120 Å | 5 & 10 µm | |
GreenSep Amine | Amino | 120 Å | 1.8 µm | |
GreenSep Silica | - | 120 Å | 1.8, 3 & 5 µm | |
|
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| |
| Daicel | Chiralpak IA | Amylose tris (3,5-dimethylphenylcarbamate) | N/A | 1.6, 3, 5, & 10 µm |
Chiralpak IB | Cellulose tris (3,5-dimethylphenylcarbamate) | N/A | 1.6, 3, 5, & 10 µm | |
Chiralpak IC | Cellulose tris (3,5-dichlorophenylcarbamate) | N/A | 1.6, 3, 5, & 10 µm | |
Chiralpak ID | Amylose tris (3-chlorophenylcarbamate) | N/A | 1.6, 3, 5, & 10 µm | |
Chiralpak IE | Amylose tris (3,5-dichlorophenylcarbamate) | N/A | 3, 5, & 10 µm | |
Chiralpak IF | Amylose tris (3-chloro-4-methylphenylcarbamate) | N/A | 3, 5, & 10 µm | |
Chiralpak IG | Amylose tris (3-chloro-5-methylphenylcarbamate) | N/A | 1.6, 3, 5, & 10 µm | |
Chiralpak IH | Amylose tris (S)-α-methylbenzylcarbamate) | N/A | 1.6, 3, 5, & 10 µm | |
Chiralcel OD | Cellulose tris (3,5-dimethylphenylcarbamate) | N/A | 3, 5, & 10 µm | |
Chiralcel OJ | Cellulose tris (4-methylbenzoate) | N/A | 3, 5, & 10 µm | |
Chiralcel OX | Cellulose tris (4-chloro-3-methylphenylcarbamate) | N/A | 3, 5, & 10 µm | |
Chiralcel OZ | Cellulose tris (3-chloro-4-methylphenylcarbamate) | N/A | 3, 5, & 10 µm | |
Chiralpak AD | Amylose tris (3,5-dimethylphenylcarbamate) | N/A | 3, 5, & 10 µm | |
Chiralpak AS | Amylose tris (S)-α-methylbenzylcarbamate | N/A | 3, 5, & 10 µm | |
Chiralpak AY | Amylose tris (5-chloro-2-methylphenylcarbamate) | N/A | 3, 5, & 10 µm | |
Chiralpak AZ | Amylose tris (3-chloro-4-methylphenylcarbamate) | N/A | 3, 5, & 10 µm | |
| Sepax | SFC-Pyridine | Pyridine | 120 Å | 8 µm |
SFC-SCX | Sulfonic Acid & Phenyl | 120 Å | 1.8, 2.2, 3, 5, 7 & 10 µm | |
SFC-Diol | Diol | 120 Å | 1.8, 2.2, 3, 5 & 10 µm | |
SFC-Cyano | Cyanopropyl | 120 Å | 1.8, 2.2, 3, 5 & 10 µm | |
SFC-Amino | Aminopropyl | 120 Å | 3, 5, 7 & 10 µm | |
SFC-Silica | - | 120 Å | 3, 5, 7 & 10 µm | |
| Kromasil | SFC SIL | - | 100 Å | 5 & 10 µm |
SFC DIOL | Diol | 100 Å | 2.5 & 5 µm | |
SFC CN | Cyanopropyl | 100 Å | 2.5 & 5 µm | |
SFC 2-EP | 2-Ethylpyridine | 100 Å | 2.5 & 5 µm | |
SFC XT | - (Fused Organo-Silane) | 100 Å | 2.5 & 5 µm | |
| Waters | Torus 2-PIC | 2-Picalylamine | 130 Å | 1.7 & 5 µm |
Torus DEA | Diethylamine | 130 Å | 1.7 & 5 µm | |
Torus DIOL | Diol | 130 Å | 1.7 & 5 µm | |
Torus 1-AA | 1-Aminoanthracene | 130 Å | 1.7 & 5 µm | |
Trefoil AMY1 | Amylose tris (3,5-dimethylphenylcarbamate) | N/A | 2.5 µm | |
Trefoil CEL1 | Cellulose tris (3,5-dimethylphenylcarbamate) | N/A | 2.5 µm | |
Trefoil CEL2 | Cellulose tris (3-chloro-4-methylphenylcarbamate) | N/A | 2.5 µm | |
Viridis BEH 2-EP | 2-Ethylpyridine | 130 Å | 1.7, 3.5 & 5 µm | |
Viridis BEH | - (Ethylene-bridged Hybrid Particle) | 130 Å | 1.7, 3.5 & 5 µm | |
Viridis CSH Fluoro-Phenyl | Pentafluorophenylpropyl | 130 Å | 1.7, 3.5 & 5 µm | |
Viridis HSS C18 SB | C18 | 100 Å | 1.7 & 3.5 µm | |
Viridis Silica 2-EP | 2-Ethylpyridine | 100 Å | 5 µm | |
Viridis Silica | - | 100 Å | 5 µm | |
| Shimadzu | Shim-pack UC-X RP | C18 + polar Group | 100 Å | 3 & 5 µm |
Shim-pack UC-X GIS II | C18 | 100 Å | 3 & 5 µm | |
Shim-pack UC-X Phenyl | Phenyl | 100 Å | 3 & 5 µm | |
Shim-pack UC-X CN | Cyanopropyl | 100 Å | 3 & 5 µm | |
Shim-pack UC-X Diol | Diol | 100 Å | 3 & 5 µm | |
Shim-pack UC-X SiI | - | 100 Å | 3 & 5 µm | |
Shim-pack UC-X Amide | Carbamoyl | 100 Å | 3 & 5 µm | |
Shim-pack UC-X NH2 | Aminopropyl | 100 Å | 3 & 5 µm | |
| YMC | YMC-Triart Diol / | Diol | 120 Å | 1.9, 3 & 5 µm |
YMC-Triart PFP / | Pentafluorophenylpropyl | 120 Å | 1.9, 3 & 5 µm | |
YMC-Triart C18 / | C18 | 120 Å | 1.9, 3 & 5 µm | |
YMC-Triart SIL / | - | 120 Å | 3 & 5 µm | |
YMC-Pack CN / | Cyanopropyl | 120 Å | 3 & 5 µm | |
YMC-Pack SIL / | - | 120 Å | 3 & 5 µm | |
YMC-Pack 2-Ethyl pyridine | 2-Ethyl pyridine | N/A | 5 µm | |
YMC-Pack Diethylaminopropyl | Diethylaminopropyl | N/A | 5 µm | |
YMC-Pack Propyl acetamide | Propyl acetamide | N/A | 5 µm | |
YMC-Pack Pyridine amide | Pyridine amide | N/A | 5 µm |
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