Überkritische Fluidchromatographie (SFC)

Wird als mobile Phase eine Substanz verwendet, welche im superkritischen (überkritischen) Zustand vorliegt, so spricht man von superkritischer Fluidchromatographie (engl.: Supercritical Fluid Chromatography; SFC).

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 (T_c) und den kritischen Druck (p_c). 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 (T_c ≈ 31 °C, p_c ≈ 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 geeignet 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.

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 einsparen, weshalb die SFC auch als "Green Chemistry" bezeichnet wird.

Hersteller von speziellen SFC-Phasen

1. Akzo-Nobel™ - Kromasil™ ist Hersteller von 4 verschiedenen Phasen für die SFC, mit jeweils 2.5 µm Partikelgröße. Erhältliche Dimensionen sind: 4.6x150 mm und 3.0x150 mm. Mehr Information: akzo-nobel_sfc_brochure2018.pdf

2. Sepax™ ist Hersteller von 6 verschiedenen Phasen für die SFC, mit jeweils 120 Å Porengröße und Partikelgrößen von 1.8 bis 10 µm. Mehr Information:  sepax-catalog-sfc.pdf

3. ES-Industries™ ist Hersteller von 15 verschiedenen Phasen für die SFC. Die Säulen sind in Dimensionen von analytisch bis präparativ erhältlich. Die verfügbaren Partikelgrößen sind 3 bis 10 µm. Mehr Information:  es-industries_green-sep-brochure.pdf

4. Princeton™ Chromatography ist der Hersteller mit dem größten Angebot an SFC-Säulen. Insgesamt stehen 24 verschiedene Phasen mit verschiedenen Poren– und Partikelgrößen zur Auswahl. Die Säulen sind sowohl in analytischen als auch in präparativen Dimensionen erhältlich. Mehr Information:  princeton_catalogue2015.pdf

5. Daicel™ ist der führende Hersteller von chiralen Phasen für die SFC. Zur Auswahl stehen insgesamt 15 stationäre Phasen, die in unterschiedlichen Säulendimensionen (analytisch bis präparativ) und Partikelgrößen verfügbar sind. Als chirale Selektoren kommen Amylose– oder Cellulosederivate zum Einsatz. Mehr Information:  chiral_eu-product-list-3-18.pdf

6. Waters™ ist innovativer Hersteller von analytischen sowie präparativen Säulen für die SFC. Zur Auswahl stehen 13 unterschiedlichen Phasen, darunter drei für chirale Trennungen. Die Partikelgrößen reichen von 1.7 bis 5 µm, sodass selbst für die UHPLC geeignete Phasen verfügbar sind. Waters ist außerdem Hersteller von speziellen Geräten für die SFC. Mehr Information: waters-cat17-18en-sfc-analytic-prep.pdf

7. Shimadzu™ bietet 8 verschiedene Phasen für die SFC an. Die analytischen Säulen sind in vier unterschiedlichen Dimensionen erhältlich und in Partikelgrößen von 3 und 5 µm.

8. YMC™ bietet 9 achirale und 5 chirale Phasen für die SFC an. Die Säulen sind in analytischen sowie semi-präparativen Dimensionen erhältlich. Als Partikelgrößen stehen 3 und 5 µm zur Auswahl. 

9. ChromaNik bietet eine 2-EP Phase für die SFC an, die auf der Core-Shell Technologie basiert. Die Säulen sind in verschiedenen analytischen Dimensionen erhältlich. Die Partikelgröße beträgt 2.6 µm. 

Über MZ-Analysentechnik GmbH erhalten Sie Zugriff auf eine Vielzahl von Säulen für die SFC. Gerne erstellen wir Ihnen ein individuelles Angebot zu Ihrer Fragestellung, sodass Sie Preise und Lieferzeiten der einzelnen Hersteller vergleichen können. Haben Sie Fragen oder wünschen Sie Beratung? Kontaktieren Sie uns! Wir helfen Ihnen gern!