Flüssigchromatographie (LC)

Die Flüssigchromatographie ist eines der leistungsfähigsten Instrumente im Analytik-Labor. Sie wird sehr häufig zur Trennung und Analyse aller Arten von gemischten Verbindungen eingesetzt. Die Kombination mit der Empfindlichkeit und Selektivität der Massenspektrometrie steigert ihre Leistungsfähigkeit erheblich.

Wie funktionieren Hochleistungsflüssigkeitschromatographie (HPLC), Ionenchromatographie (IC) und

Flüssigchromatographie mit Massenspektrometrie-Kopplung (LC-MS)?

Bei der Flüssigchromatographie fließt eine Flüssigkeit (die mobile Phase/das Elutionsmittel) unter hohem Druck durch ein inertes Rohr (Trennsäule), die mit einer stationären Phase gefüllt ist. Eine Probe wird vor der Säule in das Elutionsmittel eingespritzt. Auf ihrem Weg durch die Säule benötigt jede Verbindung der Probe aufgrund ihrer Wechselwirkung mit dem Elutionsmittel und der stationären Phase eine bestimmte Zeit, um das Ende der Säule zu erreichen. Dies hängt von den Eigenschaften der Verbindung ab und kann zur Trennung von Mischungen sehr ähnlicher Verbindungen verwendet werden. Nach der Trennung können die Verbindungen beim Austritt aus der Säule mit einer Reihe von Detektoren gemessen werden - sowohl nicht-selektiven als auch selektiven.

Verschiedene Säulenmaterialien unterstützen unterschiedliche Trennmechanismen - Normalphasen-, Umkehrphasen-, Größenausschluss-, Ionenaustausch-, Affinitäts-, chirale oder hydrophile Interaktions-HPLC. Bei der Normalphasen-HPLC wird eine polare stationäre Phase und ein weniger polares oder unpolares Elutionsmittel verwendet. Bei der Reversed-Phase-LC werden diese Polaritäten umgedreht.

Wie funktioniert die Ionenchromatographie (IC)?

Die Ionenchromatographie (IC) ist eine Variante der HPLC, bei der die Wechselwirkung der stationären Phase auf dem Ionenaustausch beruht. Sie wird daher zur Trennung von Ionen oder geladenen Spezies eingesetzt. Anionen und Kationen werden auf separaten Säulen getrennt. Im Gegensatz zur HPLC, bei der der Schwerpunkt auf der Trennung ähnlicher Verbindungen liegt, sind die Trennungen bei der IC eher standardisiert und der Schwerpunkt liegt auf Genauigkeit und Empfindlichkeit. Aufgrund der unterschiedlichen Eigenschaften von Ionen werden häufig Leitfähigkeitsdetektoren verwendet. Um die Empfindlichkeit zu verbessern, wird die Hintergrundleitfähigkeit des Eluenten vor der Detektion der Ionen entfernt. Um eine wesentlich höhere Empfindlichkeit zu erreichen, können die Ionen auf einer kurzen Ionenaustauschersäule vorkonzentriert und dann zur Trennung in den Eluentenstrom eluiert werden. Auf diese Weise lassen sich viele Anionen im Spurenbereich sehr effektiv bestimmen. Die IC wird häufig zur Ergänzung der ICP-MS-Bestimmung von Metallen in einer Probe eingesetzt. 

Wozu dient die Flüssigchromatographie (LC)?

Die Flüssigchromatographie ist die bei weitem am häufigsten verwendete Technik zur Bestimmung eines oder mehrerer Bestandteile in einem Gemisch. Durch geeignete Wahl des Eluenten und der stationären Phase können alle Arten von Verbindungen in Lösung getrennt werden. Die HPLC wird für die Hochdrucktrennung von Gemischen organischer Verbindungen verwendet. Die IC ermöglicht die Bestimmung von Anionen und Kationen und anderen geladenen Spezies. Die LC-MS hat den Vorteil, dass sie eine selektive Detektion der Komponenten ermöglicht, so dass eine vollständige chromatographische Trennung der Komponenten nicht erforderlich ist. Sie kann auch zusätzliche Struktur- und Molekulargewichtsinformationen zur Unterstützung der Identifizierung liefern.

Wann sollten Sie die Flüssigchromatographie (LC) einsetzen?

Hochleistungsflüssigkeitschromatographie (HPLC):

Die HPLC ist die Technik der Wahl, wenn es darum geht, Materialien auf ein möglichst breites Spektrum an organischen Verbindungen zu analysieren. Flüchtige Verbindungen (VOC und SVOC) lassen sich in der Regel am besten mit GC oder GC-MS analysieren, aber die HPLC eignet sich für eine viel größere Vielfalt von Gemischen, einschließlich nicht flüchtiger oder thermisch instabiler Moleküle. Zu ihren Vorteilen gehören Vielseitigkeit, Empfindlichkeit und Anwendbarkeit auf sehr komplexe Gemische. 

Ionenchromatographie (IC):

Die IC ist eine Variante der HPLC, bei der die stationäre Phase ein Ionenaustauscherharz ist. Dies ermöglicht die Trennung von ionischen und geladenen Komponenten und wird häufig zur Bestimmung von Kationen und insbesondere Anionen in wässrigen Proben verwendet. Sie ist leicht zu quantifizieren und kann mit Vorkonzentrationstechniken eine sehr hohe Empfindlichkeit erreichen.

Flüssigchromatographie mit Massenspektrometrie-Kopplung (LC-MS):

LC-MS bietet eine hohe Empfindlichkeit und Selektivität. Sie ist die Technik der Wahl für die Analyse komplexer Mischungen von Verbindungen - sowohl für die Identifizierung unbekannter Stoffe als auch für die Gewinnung quantitativer Daten über Spuren- und Minderbestandteile. Die Kombination von LC und MS liefert eine Vielzahl von Informationen, die bei der Identifizierung von Verbindungen hilfreich sind.

Arten der Flüssigchromatographie (LC)

Die Vielseitigkeit der Flüssigchromatographie hat zu einer breiten Palette von Instrumenten für unterschiedliche Anwendungen geführt. Praktisch alle LC-Verfahren werden unter sehr hohem Druck durchgeführt. Dieser ist erforderlich ist, um die mobile Phase durch die feinen Kügelchen in der gepackten Trennsäule zu pumpen. Die UHPLC verwendet feinere Kügelchen und arbeitet mit noch höherem Druck.

Es gibt eine große Auswahl an verschiedenen Detektoren - MS ist der leistungsstärkste und flexibelste. Viele MS-Detektoren sind Quadrupolgeräte mit geringer Auflösung, hochauflösende Massenspektrometer ermöglichen jedoch eindeutige Identifizierungen. Zu den weit verbreiteten Detektoren gehören Spektralphotometer für die meisten hochempfindlichen Anwendungen und elektrische Leitfähigkeit für IC.