Überkritische Fluidchromatographie (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 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.

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.