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HPLC の説明:原理、応用、技術

中心的なコンセプト

高速液体クロマトグラフィー (HPLC) は、化学物質の混合物中の個々の化合物を分離、同定、定量するために分析化学で広く使用されている技術です。製薬、法医学、環境研究所など、幅広い用途に使用できます。

他の記事で取り上げられているトピック

  • クロマトグラフィーとは何ですか?
  • 極性結合と非極性結合
  • 分子間力

クロマトグラフィーの原理

化学反応が起こった後、生成物は通常、化合物の混合物、つまり目的の生成物 (分析物とも呼ばれます) で構成されます。 )、他の副産物、不純物などと組み合わせたもの(マトリックスとも呼ばれます) )。混合物を分離するには、クロマトグラフィーを使用できます。クロマトグラフィーでは、極性の違いに基づいて混合物を分離し、2 つの異なる部分を使用します。 固定相 は不動成分です。HPLC では、これは通常、小さなシリカまたはポリマーベースの粒子が充填されたカラムです。 移動相 これは通常、ある種の溶媒であり、カラムを通ってサンプルを押し出します。混合物中のさまざまな化合物は、極性の違いにより、固定相と移動相に対して異なる吸引力を経験します。 (非極性化合物は非極性化合物を引き寄せ、極性化合物は極性化合物を引き寄せます!) このようにして、混合物の化合物は押し出されます(溶出します)。 ) 異なるレートで。

HPLC システムのコンポーネント

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  • 溶剤ポンプ :ポンプは溶媒 (移動相) を非常に高い圧力でシステム内に押し出します。この高圧のため、HPLC はカラム クロマトグラフィーなどの他のクロマトグラフィー方法よりもはるかに高速です。
  • オートサンプラー :オートサンプラーはサンプルをシステムの流れに排出します
  • 列: サンプル中のさまざまな化学物質は、異なる速度でカラム(固定相)を通過するため、ここで分離されます。
  • 検出器: 異なる HPLC システムではさまざまな検出器が使用される場合があります。一般的な検出器には、UV-Vis、質量分析計、導電率、屈折率などが含まれます。 検出器には主に 2 つのタイプがあります。特定型 (サンプル中の特定の化合物の特性を検出)、 そしてバルクです。 (サンプル中の特定の化合物と移動相中の溶媒の両方に基づいて特性を検出します)
  • クロマトグラフィー データ システム (CDS) :コンピューターは検出器の信号を科学者が解釈できるクロマトグラムに変換します
  • HPLC システムの簡略化されたモデル

    HPLC のバリエーション

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  • 順相クロマトグラフィー :カラム (固定相) には極性粒子、通常はシリカが充填されています。溶媒 (移動相) は比較的非極性の溶媒です。したがって、移動相に対する親和性が高いため、非極性化合物が最初に溶出します。
  • 逆相クロマトグラフィー: カラム (固定相) には、C18 カラム (高度に非極性の 18 個の炭素鎖が結合したシリカ) などの非極性粒子が充填されています。溶媒 (移動相) は比較的極性の溶媒です。極性は極性を引き付けるため、順相クロマトグラフィーとは逆に、極性化合物が最初に溶出します。これは、世界中のラボで使用されている最も一般的なタイプの HPLC です。
  • イオン交換クロマトグラフィー: カラム (固定相) には、目的の生成物とは逆の電荷をもつ粒子が充填されています。サンプルが通過すると、反対の電荷が引き合うため、目的の生成物はカラム内に捕捉され、副生成物は洗い流されます。化合物は、バッファーのイオン強度を高めるか、pH を変更することによって放出できます。
  • サイズ排除クロマトグラフィー: サイズ排除クロマトグラフィーでは、極性ではなく、さまざまな細孔を持つゲルにサンプルを通過させることにより、サイズに基づいて分子を分離します。これらの細孔より小さい分子はトラップされますが、大きい分子が最初に溶出されます。
  • HPLC の長所と短所

    一般的な科学者はさまざまなクロマトグラフィー手法を利用できるのに、なぜ HPLC がこれほど頻繁に使用されるのでしょうか? 1 つ目の理由は、HPLC は高度に自動化される傾向があり、これにより精度が向上し、人的エラーの可能性が低減されるためです。これにより、HPLC で行われた実験が簡単に再現できるようになります。これは科学的手法において重要なことです。さらに、溶媒ポンプで使用される高圧と機械の効率の組み合わせにより、実験がより迅速に完了します。さらに、HPLC は非常に感度が高いです。したがって、他の方法では見逃される可能性のある微量の不純物や副生成物を検出できます。

    ただし、HPLC は他の方法よりも機械のセットアップとメンテナンスに費用がかかる場合があります。 HPLC の実行にかかるもう 1 つの費用は、装置が消費する大量の溶媒です。新しい方法の開発やエラーのトラブルシューティングも他の方法よりも複雑になる傾向があり、高度なまたは専門的なトレーニングを受けた科学者が必要になります。また、HPLC メソッドの有効性はサンプル、移動相、およびシステムの動作の精度と純度に依存するため、サンプルは非常に慎重に調製する必要があります。最後に、クロマトグラフィー データ システム (CDS) によって生成されたデータの分析には、特殊なソフトウェアが必要になる場合があります。

    さらに読む

    • 質量分析と質量分析計
    • 薄層クロマトグラフィー
    • クロマトグラムの読み方
    • ペーパークロマトグラフィーと TLC

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