使用质谱引导的Prep100SFC系统的叠加进样和收集功能而实现手性化合物纯化

Steve Zulli、Dan Rolle、Ziqiang Wang（博士）、Timothy Martin、Rui Chen（博士）和Harbaksh Sidhu
Waters Corporation, Milford, MA, U.S.
应用效益
使用叠加进样模式进行手性化合物纯化证明了质谱引导的Prep 100 SFC系统所提供的收集方案具有多用性和灵活性。大气压条件下的开放床式收集平台在同时使用包括质谱检测器在内的多种检测器进行触发收集时，可提供更高的效率及成功率。
沃特世解决方案
质谱引导的Prep 100 SFC系统，2998型光电二极管阵列(PDA)检测器，3100型质谱检测器，2767型样品管理器MassLynx™软件，FractionLynx™应用管理程序，叠加进样模块
关键词
手性，Prep 100 SFC，叠加进样，质谱引导，开放床式收集
引言
根据FDA的规定1，手性色谱已经成为药物开发早期为通过药理学、毒理学和临床信息准确鉴定单一纯对映体并进行分离的首选工具。
 
超临界流体色谱（SFC）因其具有更高的效率、更大的通量和更宽的适用性而被证实成为手性化合物分离的一种主流技术。手性SFC越来越受到关注并且其应用范围不断扩大，在一些情况下逐渐成为首选方法。
 
通常情况下，对映体混合物含有一定数量的杂质，对于常用的叠加进样和基于信号阈值的收集策略而言（例如UV/ PDA检测），这些杂质可降低实际纯化过程的效率。多数情况下，进行一步预净化是必要的，但因存在资金和工作量限制却是不实际的。这需要一种能将对映体与其它杂质鉴别开来的多功能检测方案。除了UV/PDA检测器之外，3100型质谱检测器是一种可广泛用于手性分离的理想选择。
 
在本应用文献中，展示了质谱引导的Prep 100 SFC系统及其在开放床式平台上进行叠加进样和收集的功能，并被证实是一种手性化合物纯化的有效工具。下文回顾并描述了用于手性分离案例的系统配置和方法。
 
试验
 
化学品
CO2由Airgas（Salem，NH，USA）公司提供，并以加压液体的形式在大约1100 – 1300 psi的条件下，通过内置管道供应给质谱引导的Prep 100 SFC系统。甲醇和反式芪氧化物（T SO，MW：196）由Sigma-Aldrich（St.Louis,MO ,USA）提供。
SFC色谱柱
ChiralPak AD-H和ChiralCel OD-H（均为 21 mm x 250 mm、5 μm）由Chiral Technologies公司（West Chester，PA，USA）提供。
SFC系统
质谱引导的Prep 100 SFC系统配备一个附加的叠加进样器。
2767型样品管理器配置为一个简化型重复馏分收集器。
 
方法条件
SFC梯度和流速程序
对于所述的全部数据而言，100 g/分钟的最大总流速与各种等度的改性剂程序配合使用。
质谱检测器的条件
用于各种试验的3100型质谱检测器标准ESI模式使用以下关键参数：
毛细管电压：3.5 KV
锥孔电压：40.0 V
二级锥孔电压：3.0 V
射频透镜电压：0.1 V
源温度：150 ˚C
脱溶剂气温度：350 ˚C
脱溶剂气体流速：400 L/小时
锥孔气体流速：60 L/小时
0.1%的甲酸-甲醇溶液用作补偿液流进入质谱，以提高电离效率。
数据管理
MassLynx/FractionLynx，第4.1版
 
结果和讨论
叠加进样模式下的纯化放大
手性分离中通用的最佳做法是利用叠加进样模式进行样品进样和馏分收集，这可实现效率最大化并降低生产成本。
 
在含有一定杂质的复杂体系中，质谱引导的系统可以鉴定和选择性的收集感兴趣的目标化合物，并正确的忽略不需要杂质。因而，该系统对于手性化合物的SFC纯化，具有高效、适用范围广的特点，并成为手性药物开发的常规主流工具。
 
我们对质谱引导的Prep100 SFC系统进行了一定的改造，以便将该系统用于手性化合物分离纯化时达到其最大效益，其中包括添加了一个专用进样器并改变了收集床布局以容纳更大的容器，从而可重复收集对映体的馏分。
 
层叠进样/进样器的启用
Prep 100 SFC系统整合了一个沃特世叠加进样模块，用户选择“进样类型”并输入叠加进样的总次数以及软件程序中的其它相关参数，如图1和图2所示。以叠加进样的模式，运行一个自定义的进样序列，该进样器可从单一样品容器中抽取多份等量样品。


 
未使用叠加进样模式时，2767型样品管理器能继续按照“样品列表”所定义的顺序从样品架上逐个进样单一样品。
 
图3显示了对一种双峰混合物进行叠加进样后得出的典型色谱图。紫外和质谱对所需物质的检测结果均是正确的，从而确保了通过紫外或质谱触发可进行可靠而成功的馏分收集。在本例中，紫外信号用作收集触发；必要时也可使用质谱信号。

 
自定义用于单个样品瓶的收集床布局
质谱引导的Prep 100 SFC系统使用2767型样品管理器作为专用馏分收集器。在手性化合物纯化中，由于馏分收集数为两份（或者在某些情况下可能多达四份），因此需要用更大容器及重复式前后收集模式取代一对一模式下的常规类型试管架。
 
所以，2767型样品管理器可通过定义收集的位置及更大容器而进行定制。从而可对同一个对映体的所有叠加进样序列结果，通过重复式的前后收集方式，收集到相同的收集瓶中。

如图3所示，两种对映体馏分分别被收集进1号瓶（粉红色条带）和2号瓶（绿色条带）。这在2767型样品管理器上以反复模式根据序列内的单一进样管线而完成。这表明使用Masslynx软件和Fractionlynx样品管理器进行样品收集的过程是成功的，并且满足了依据对映异构体对的信号强度水平进行正确鉴定和收集的关键标准。
 
图4所示，是对一个包含无关杂质峰与对映异构体对的体系进行分离和选择性收集的实例。如彩色条带所示，通过目标化合物的质谱引导，只有两个分离开的目标化合物被收集，而第三个峰（无关的杂质）没有被收集。

 
MassLynx/FractionLynx AutoPurify™平台拥有众多高级、适用于复杂工作流程的检测和收集算法，例如，使用多种检测器信号进行触发的布尔逻辑算法。如果样品已足够纯净，那么用户可选择使用UV/ PDA进行检测；如果样品包含相当数量的杂质，那么用户可选择使用组合型信号和斜率算法以及特定的目标分子量，以确保得到更纯的收集馏分。

 
结论
已经证实质谱引导Prep 100 SFC系统在不同药物的开发过程中具有高效、适用性强及用途广的特点。本文所述的质谱引导Prep 100 SFC系统叠加进样和收集的附加特点使其对手性分离具有更强的定制能力，从而可为纯化实验室的色谱分析师带来效益，例如：
■多重、多功能检测模式实现了更高的成功率；
■基于开放床式平台的相同叠加进样和收集模式简化了
使用方法；
■能提供一个遵从行业和政府规定的更安全的实验室环
境。
沃特世质谱引导的Prep 100 SFC系统是一种在药物发现以及其它制备型色谱中进行手性纯化的强有力工具，可满足实现更大产能和更高成功率的需求。
参考文献
[1] http://www.fda.gov/cder/guidance/stereo.htm
 
关于沃特世公司(www.waters.com)
50多年来，沃特世公司(NYSE:WAT)通过提供实用和可持续的创新，使医疗服务、环境管理、食品安全和全球水质监测领域有了显著进步，从而为实验室相关机构创造了业务优势。
作为一系列分离科学、实验室信息管理、质谱分析和热分析技术的开创者，沃特世技术的重大突破和实验室解决方案为客户的成功创造了持久的平台。
2010年沃特世拥有16.4亿美元的收入和5,400名员工，它将继续带领全世界的客户探索科学并取得卓越成就。