VDSpher

Die VDSpher® Umkehrphasen

Die Umkehrphasen-Chromatographie ist die eindeutig am häufigsten eingesetzte Methode der HPLC. Daher hat sich die Anzahl an verfügbaren Umkehrphasen stetig vergrößert, um nach Möglichkeit für jedes Trennproblem eine passende stationäre Phase zur Verfügung zu haben. Längst ist z.B. C18 nicht mehr gleich C18: viele unterschiedliche Ansätze des Modifizierens und des Endcappings resultieren in einer großen Bandbreite an sehr unterschiedlichen C18-Phasen.

Auch VDSpher® wird dieser Entwicklung gerecht und kann viele verschiedene Modifikationen und Variationen anbieten. Für C18-, C8-, C4-, Phenyl- und CN-Modifikationen stehen jeweils mehrere Phasen zur Auswahl. Eine generelle Übersicht ist in den Tabellen zu finden.

VDSpher® Classic und VDSpher® PUR Umkehrphasen

Phase Modifikation Endcapping USP-Code

C18-E (1)

C18 ja L1
C18-NE C18 nein L1
C18-SE C18 ja (speziell) L1
C18-M C18 nein L1
C18-M-E C18 ja L1

C18-M-SE (1)

C18 ja (speziell) L1

C18-H (1)

C18 ja (polar) L1

C8-E (1)

C8 ja L7
C8-SB C8 ja L7
C8-NE C8 nein L7
C8-SE C8 ja (speziell) L7
C8-M C8 nein L7

C8-M(2)

C8 nein L7
C8-M-E C8 ja L7
C8-M-SE C8 ja (speziell) L7
C8-H C8 ja (polar) L7
C4-E C4 ja L26
C4-SE C4 ja (speziell) L26

Phenyl-E (1)

Alkylphenyl ja L11
Phenyl-SE Alkylphenyl ja (speziell) L11

Phenyl-B (1)

Alkylphenyl ja L11

CN-RP (1)

Alkylnitril ja L10
CN-SE-RP Alkylnitril ja (speziell) L10

(1) auch als U-VDSpher® für die UHPLC verfügbar (siehe Produktseite „U-VDSpher® PUR“)

 

Im Folgenden wird anhand der C18-Phasen gezeigt, wie sich die einzelnen Modifikationen und Varianten des Endcappings voneinander unterscheiden.

Je nach Art des eingesetzten Reagenz wird im Modifikationsschritt eine einfache („monomere“) oder eine mehrfache („polymere“) Belegung der Silanolgruppen auf der Oberfläche des Basiskieselgels erzielt, was dann entweder in einer bürstenartigen oder in einer verzweigten Struktur resultiert. In beiden Fällen können aus sterischen Gründen jedoch nicht alle Silanolgruppen modifiziert werden, sodass die Phasen hier noch eine spürbare silanophile Aktivität zeigen. Um diese zu verringern oder ganz zu vermeiden wird nach der Modifizierung als nächster Schritt noch ein Endcapping mit Trimethylchlorsilan durchgeführt. Die Reaktionsführung des Endcappings spielt dabei ebenfalls eine Rolle: in der Flüssigphase können nur etwa 40% der verbliebenen Silanole mit Trimethylchlorsilan reagieren, während es in der Gasphase bis zu 99% sind.

In einer weiteren Variante wird neben der monomeren Modifizierung ein Reagenz eingesetzt, das eine polare Gruppe trägt und somit als „polarer Spacer“ zwischen den C18-Ketten fungiert. Auf die besonderen Eigenschaften dieser Phase wird weiter unten näher eingegangen.

Durch die Kombination der oben beschriebenen Methoden der Modifikationen und des Endcappings ergeben sich die verschiedenen VDSpher® C18-Phasen:

C18-NE monomere Belegung kein Endcapping
C18-E monomere Belegung Flüssigphasen-Endcapping
C18-SE monomere Belegung Gasphasen-Endcapping
C18-M polymere Belegung kein Endcapping
C18-M-E polymere Belegung Flüssigphasen-Endcapping
C18-M-SE polymere Belegung Gasphasen-Endcapping
C18-H monomere Belegung polarer Spacer

Belegung und Endcapping haben einen entscheidenden Einfluss auf die Hydrophobizität einer Phase. Der höhere Anteil an Kohlenstoff einer mehrfach belegten Phase sorgt für ein hydrophoberes Verhalten als bei einer einfach belegten Phase. Andererseits wirken freie Silanolgruppen hydrophil. Das Verhalten der VDSpher® C18-Phasen lässt sich daher schematisch darstellen. Zur Orientierung sind in der Abbildung auch zwei VDSpher® OptiAqua- und OptiBio-Phasen berücksichtigt.

Hydrophobizität von VDSpher® C18-Phasen

Zwei Beispiele zur Verdeutlichung des unterschiedlichen Trennverhaltens von VDSpher®-Umkehrphasen sind in den Abbildungen dargestellt. Die Standardtrennung von Benzol, Naphthalin und Anthracen stellt sich je nach Kohlenstoffgehalt für jede Säule anders dar. Die hydrophobste Phase C18-M-SE retardiert Anthracen am längsten im Vergleich zur Phase mittlerer Hydrophobizität (C18-E), während die hydrophilste Phase (C18-H) eine deutlich geringere Retention der Analyten bewirkt.

Außerdem kann durch die polare Gruppe der Phase VDSpher® C18-H sogar eine andere Selektivität erreicht werden: bei der Aufreinigung von Insulin (Peak 2) mit den Phasen VDSpher® C8-E und VDSpher® C18-H ist zu sehen, dass Insulin bei Verwendung von VDSpher® C8-E zwischen seinen Verunreinigungen eluiert, während es auf der „polaren“ Phase VDSpher® C18-H länger retardiert wird als die Verunreinigungen.

Standardtrennung mit verschiedenen VDSpher® C18-Phasen
Aufreinigung von Insulin mit VDSpher®-Umkehrphasen

Die Standard-Phase VDSpher® C18-E ist in der Regel ein sehr guter Ausgangspunkt für viele Trennprobleme. Sie ist von mittlerer Hydrophobizität und zeigt eine geringe silanophile Aktivität. Daher hat sich VDSpher® C18-E in vielen Anwendungen bewährt, wie z.B. für die Isolierung von Naturstoffen, für die Bestimmung von Koffein in Kaffee, Tee und weiteren koffeinhaltigen Getränken und sogar für die Bestimmung von Aminosäuren.

Etwas hydrophober ist die Phase VDSpher® C18-SE, die keine silanophile Aktivität zeigt. Daher werden hydrophobe Substanzen auf dieser Phase etwas stärker retardiert. Zudem kann aufgrund des vollständigen Endcappings und der daraus resultierenden Inertheit die Analytik von basischen Substanzen besser realisiert und eine erhöhte Stabilität in stark sauren und leicht basischen Medien erreicht werden.

Auf der anderen Seite steht die nicht endgecappte Phase VDSpher® C18-NE zur Verfügung, wenn auf silanophile Aktivität bei der Trennung Wert gelegt wird. Die freien Silanolgruppen erhöhen zudem die Wassergängigkeit im Vergleich zu den endgecappten Phasen.

Für das Arbeiten in 100% Wasser als mobiler Phase empfiehlt sich die sehr hydrophile Phase VDSpher® C18-H. Der polare Spacer sorgt dafür, dass die C18-Ketten trotz des hohen Wasseranteils nicht kollabieren. Daher eignet sich VDSpher® C18-H beispielsweise hervorragend für die Analytik polarer Analyten und kleiner wasserlöslicher Biomoleküle.

Für sehr hydrophobe Anwendungen stehen die drei Phasen VDSpher® C18-M, VDSpher® C18-M-E und VDSpher® C18-M-SE zur Auswahl. Diese Phasen weisen wegen ihrer mehrfachen Belegung einen sehr hohen Kohlenstoffanteil auf. Die verzweigte Oberflächenstruktur schirmt die Oberfläche des Kieselgels effektiv ab, wodurch trotz der hohen Hydrophobizität sogar mit 100% Wasser als Eluent gearbeitet werden kann. Wie bei den einfach belegten Phasen sind auch hier nicht endgecappte (VDSpher® C18-M), in der Flüssigphase endgecappte (VDSpher® C18-M-E) und in der Gasphase endgecappte (VDSpher® C18-M-SE) Modifikationen verfügbar, sodass die Einflüsse von Silanolgruppen und vom Kohlenstoffgehalt für die gewünschte Applikation berücksichtigt werden können.

Die beschriebenen Modifikationen und ihre Effekte sind nicht nur auf C18 begrenzt: auch für C8- und C4-Modifikationen sind eine Vielzahl unterschiedlicher VDSpher®-Phasen erhältlich. Durch den geringeren Kohlenstoffanteil im Vergleich zu C18-Phasen sind C8- und insbesondere C4-Phasen weniger hydrophob. Zudem ist durch die bessere Zugänglichkeit der Kieselgeloberfläche die silanophile Aktivität stärker ausgeprägt.

VDSpher® Phenyl-E (mit Flüssigphasen-Endcapping) und VDSpher® Phenyl-SE (mit Gasphasen-Endcapping) sind Alternativen zu den aliphatisch modifizierten Umkehrphasen. Durch die Alkylphenyl-Modifizierung beeinflussen π-π-Wechselwirkungen die Trennung und es werden andere Selektivitäten ermöglicht, z.B. für polare und nicht polare aromatische Kohlenwasserstoffe und Fettsäuren.

VDSpher® Phenyl-B ist eine spezielle Phase, die sowohl aliphatische als auch aromatische Wechselwirkungen ermöglicht und daher eine interessante Alternative zu vielen Hexyl-Phenyl-Phasen auf dem Markt darstellt.

Abgerundet wird das Produktportfolio der VDSpher® Umkehrphasen durch die Alkylnitril-modifizierten Trennphasen CN-RP und CN-SE-RP, die sich zum Beispiel gut für die Trennung von basischen Molekülen eignen.

Eigenschaften der VDSpher® Classic und VDSpher® PUR Umkehrphasen

Phase verfügbare Porengrößen
[Å]
Kohlenstoffgehalt
[%]
Stickstoffgehalt
[%]
pH-Arbeitsbereich
C18-E

VDSpher® Classic: 75, 100, 150
VDSpher® PUR: 100, 150

75 Å: 21,0
100 Å: 16,8
150 Å: 10,5
0 2 - 7,5
C18-NE 100 16,3 0 2 - 7,5
C18-SE

VDSpher® Classic: 75, 100
VDSpher® PUR: 100

75 Å: 21,3
100 Å: 17,0
0 2 - 9
C18-M 100 17,5 0 2 - 8
C18-M-E 100 19,0 0 2 - 8
C18-M-SE 100 20,0 0 2 - 10
C18-H 100 11,5 0 2 - 7,5
C8-E

VDSpher® Classic: 75, 100, 150
VDSpher® PUR: 100, 150

75 Å: 13,8
100 Å: 10,0
150 Å: 5,9
0 2 - 7,5
C8-SB

VDSpher® Classic: 75, 100
VDSpher® PUR: 100

75 Å: 13,0
100 Å: 11,3
0 2 - 8,5
C8-NE

VDSpher® PUR: 100

9,9 0 2 - 7,5
C8-SE

VDSpher® Classic: 75, 100, 150
VDSpher® PUR: 100

75 Å: 13,9
100 Å: 10,4
150 Å: 6,1
0 2 - 9
C8-M

VDSpher® Classic: 100

7,0 0 2 - 8
C8-M(2)

VDSpher® Classic: 100

PUR
8,2 0 2 - 8
C8-M-E

VDSpher® PUR: 100

10,7 0 2 - 8
C8-M-SE

VDSpher® PUR: 100

11,0 0 2 - 10
C8-H 100 8,5 0 2 - 7,5
C4-E 100 7,0 0 2 - 7,5
C4-SE 100 7,1 0 2 - 9
Phenyl-E 100 10,0 0 2 - 7,5
Phenyl-SE

VDSpher® PUR: 100

10,7 0 2 - 9
Phenyl-B

VDSpher® PUR: 100

12,0 0 2 - 7,5
CN-RP 100 6,5 1,3 2 - 8
CN-SE-RP

VDSpher® PUR: 100, 150

100 Å: 7,0
150 Å: 5,0
100 Å: 1,5
150 Å: 1,2
2 - 9

Die verfügbaren Partikelgrößen können unserer aktuellen Preisliste entnommen werden.

 

© VDS optilab Chromatographietechnik GmbH    |    Webdesign:NIKNET