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分析色谱柱选型指南

按分离模式 → 固定相 → 基质与 pH → 孔径 → 粒径与柱尺寸的顺序推进,配合流动相与检测器复核,减少反复试柱。

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分析色谱柱选型指南

从样品性质到型号确定的完整判定路径。含分离模式判定表、固定相选择性定位图、孔径与分子量匹配带、Van Deemter 曲线与粒径权衡、保留—pH 关系图、检测器约束表、九类应用场景速查、药典对应与放大衔接,并附计算方法与来源索引。

版本 V1.0适用 HPLC / UHPLC 分析柱选型编制 2026-08-0418 项来源索引
选型的顺序建议为:分离模式 → 固定相化学 → 基质与 pH 耐受 → 孔径 → 粒径与柱尺寸 → 流动相与检测器复核。其中分离模式一旦选错,后续参数调整通常难以补偿;而粒径、柱长属于可在方法开发后期微调的变量。按此顺序推进,可减少反复试柱的次数。

一、选型前需确定的条件 SELECTION INPUTS

选型是一个受约束的决策过程。在提出「用哪根柱子」之前,以下六项条件应先确定;条件不明确时,选型结果通常只能是试探性的。

条件需要明确的内容对选型的影响
样品性质分子量、极性(logP)、酸碱性(pKa)、是否带电、是否含手性中心、溶解性决定分离模式与固定相化学
分析目的含量测定 / 有关物质 / 杂质定性 / 稳定性考察 / 制备前评估决定柱效要求、载样量与柱长
基质复杂度血浆、发酵液、食品提取物或纯化中间体决定是否配保护柱、是否需要更强的耐污染能力
仪器条件系统耐压上限、柱温箱范围、检测器类型、系统死体积决定粒径下限与柱内径下限
方法归属自建方法 / 药典方法 / 客户指定方法 / 需申报注册决定是否需按 USP L 号选柱、是否需出厂测试报告
后续走向是否放大到半制备或制备决定是否选择有同相态制备规格的产品系列
样品的 pKa 与 logP 若无实测值,可用结构式估算。估算值用于初筛可以接受,但流动相 pH 的最终设定应以实测保留行为为准(见第七章)。

二、分离模式判定 SEPARATION MODE

分离模式由样品的溶解性、极性与分子尺寸共同决定。下图按判定条件列出对应模式与常见固定相。多数小分子药物分析落在反相区间,但极性化合物、离子型化合物与大分子各有更合适的模式。

判定条件 分离模式 常见固定相 中等极性 / 疏水 logP > 0,水中可溶或部分可溶 反相 RP-HPLC C18 / C8 / C4 苯基 / PFP / 极性嵌入 强极性 / 反相无保留 糖、核苷、极性代谢物 亲水作用 HILIC 酰胺 / 二醇 / 硅胶 两性离子型 带电荷 / 可解离 有机酸、无机阴离子、蛋白 离子交换 IEX / 离子色谱 强/弱阳离子、阴离子 配体交换(糖分析) 按分子尺寸分离 聚合物分布、蛋白聚集体 体积排阻 SEC / GPC 水系 / 有机系 SEC 按分离范围选孔径 对映体 / 立体异构 手性药物、氨基酸构型 手性色谱 多糖类涂敷/键合 冠醚、配体交换、衍生化 脂溶性 / 水中不溶 油脂、异构体、天然产物粗品 正相 NP / 制备快速柱 裸硅胶 / 氰基 / 氨基 二醇基
图 1 分离模式判定对照(判定条件 → 模式 → 常见固定相)
说明:图中 logP、溶解性区间为常规判断参考,边界情况需实测确认。本页整理

存在同一样品可用多种模式的情况。例如极性较强的核苷类化合物,既可用 HILIC,也可用极性嵌入型或水相稳定型反相柱。此时的选择依据通常是:与检测器的兼容性(HILIC 高有机相更利于质谱响应)、与既有方法的一致性,以及柱平衡时间(HILIC 平衡时间一般长于反相)。

三、反相固定相与选择性 STATIONARY PHASE

确定为反相之后,固定相的选择主要影响两件事:保留强度选择性。保留强度决定组分是否落在合适的保留因子区间(一般取 k = 2–10),选择性决定相邻组分能否分开。链长(C18 / C8 / C4)主要调节保留强度,芳香与含氟相态、极性嵌入相态则用于改变选择性。

疏水保留能力(碳载量 · 链长) 极性 · 芳香 · 偶极选择性 C4 大分子 / 多肽 C8 保留适中,分析时间短 C18 通用型,覆盖多数应用 极性嵌入 / 水相稳定型 高水相不塌陷,碱性物峰形改善 苯基 π–π 作用,芳香族结构类似物 五氟苯基 PFP 卤代物、位置异构体、碱性化合物 氰基 CN 正相反相皆可用 二醇 Diol 氨基 NH₂ HILIC(酰胺 / 两性离子)
图 2 常见固定相的相对定位(示意)
说明:坐标位置表示相对关系,非实测参数;同一类相态在不同厂商产品间存在差异。本页整理
固定相保留特点适用场景注意事项
C18(ODS)保留强、碳载量高多数小分子药物、杂质谱、食品与环境分析高水相条件下部分产品存在相塌陷风险,宜选水相稳定型
C8保留约为 C18 的 1/2–2/3强疏水化合物、需缩短分析时间选择性与 C18 接近,改善分离度的作用有限
C4保留弱多肽、蛋白、大分子小分子上易保留不足
苯基 / 联苯基π–π 作用带来芳香选择性芳香族结构类似物、位置异构体与含大量乙腈的流动相配合时选择性会减弱,甲醇体系更明显
五氟苯基 PFP偶极、π–π、空间位阻多重作用卤代化合物、极性异构体、碱性化合物选择性对流动相组成较敏感,方法转移时需复核
极性嵌入 / 水相稳定型在酰胺、氨基甲酸酯等极性基团处形成水化层100% 水相、极性化合物、碱性化合物峰形改善疏水保留略低于同碳数常规 C18
氰基 CN中等极性,可用于正相与反相快速筛选、正相分离批间重现性一般低于 C18,方法验证需关注
氨基 NH₂ / 二醇 Diol极性作用为主糖类、正相分离、HILIC 模式氨基相与还原糖、醛酮类可能发生反应,寿命较短

相态与站内在售型号的对应

下表把上述相态类别与站内三条产品线对应起来:COSMOSIL 为 Nacalai Tesque 分析柱,特殊选择性相态较齐全;HPLCONE 为自有品牌,基于 SilicaOne 定制键合硅胶,分析至制备规格连续并标注 USP L 号;Daisogel 为大阪曹达散装球形硅胶,用于自装柱与工业制备。

相态类别COSMOSIL(分析柱)HPLCONE(分析 / 制备)Daisogel(散装硅胶)
C18 通用5C18-MS-II(完全封端)、5C18-AR-II(部分封端,选择性互补)5C18A(比表面积 300 m²/g,高保留高负载)SP-120-ODS-RPS(碳载 17%)、SP-100-ODS-HP(碳载 24%)
C18 耐酸碱5C18C(pH 1.5–12,可用 NaOH 再生)SP-120-ODS-BIO(碳载 20%,可碱再生)
C18 亲水 / 水相稳定5C18-PAQ5C18D(LC-MS 亲水型)、Ami C18(酰胺极性嵌入)SP-60-ODS-RPS(60 Å,比表面积 450 m²/g)
C85C8-MSC8 系列SP-120-C8-P、SP-200-C8-BIO
C4 / 大分子反相5C4-MS、5C18-AR-300、5C8-AR-300(300 Å)SP-300-C4-BIO(碳载 3%)、SP-300-ODS-BIO(碳载 8%)
苯基 / 芳香选择性5PE-MS(苯基)、πNAP(萘乙基)、5PYE(芘乙基)、PBr(五溴苯基)、PFP(五氟苯基)PE 苯基(USP L11)SP-120-C4Ph-HP(苯基)
形状选择性Cholester(胆甾醇基)、5C22-AR-II(C22)
氰基 CN5CN-MS
氨基 / 糖类NH PLUS(聚合物基质氨基,USP L8)、SUGAR-Ca / SUGAR-HSP-120-APS-P(氨丙基)
HILICHILICHILIC(USP L114 / L122)
硅胶 / 正相5SL-IISIL(USP L3,比表面积 320 m²/g)SP-120-P、SP-1000-P 等全孔径
手性CHiRAL 3A / 3B / 3C、5A / 5B / 5C
型号与参数取自站内产品页:COSMOSIL 色谱柱 · HPLCONE 色谱柱 · Daisogel 硅胶填料站内数据
改善分离度时,调换固定相的效果通常大于调整梯度。若 C18 上两组分共流出,优先尝试苯基或 PFP 等选择性不同的相态,而不是继续延长梯度时间。

四、基质、键合与封端 SILICA & BONDING

同为「C18」,不同产品的峰形与寿命差异往往来自基质与键合工艺,而不是碳链本身。以下四项参数在产品说明书中通常可查,选型时值得逐项比对。

参数取值范围影响
硅胶纯度普通硅胶 / 高纯硅胶(金属杂质 ppm 级)金属残留会与螯合性化合物作用,造成拖尾与响应下降
封端处理完全封端 / 部分封端 / 不封端残余硅羟基与碱性化合物作用引起拖尾;不封端产品在高水相下的保留行为不同
键合方式单官能团 / 双官能团 / 三官能团多官能团键合的耐酸性较好,单官能团键合层结构较均一
pH 耐受常规 2–8;耐碱型可达 12;杂化或聚合物基质更宽决定可用的流动相 pH 范围与清洗方式
碳载量约 7%–20%(随孔径与链长变化)与保留强度正相关,但不宜跨孔径直接比较
耐温上限常规 60 ℃;部分产品 80 ℃高柱温可降黏度、提高柱效,但会加速硅胶溶解

在 pH 边界附近工作时,硅胶基质的水解与键合相流失是柱寿命下降的主要途径之一。pH 低于 2 时键合相易水解脱落,pH 高于 8 时硅胶骨架溶解速率上升。若方法要求在 pH 9–12 运行,应选择耐碱型键合硅胶、杂化基质或聚合物基质;同时降低柱温可减缓劣化。

五、孔径与分子量匹配 PORE SIZE

孔径决定溶质能否自由进出孔道。当分子尺寸接近孔径时,传质受阻,表现为峰展宽与柱效下降。一般要求孔径至少为溶质回转直径的 3 倍以上。下图给出常用对应关系。

典型样品 小分子药物 · 农残 · 添加剂 多肽 · 小蛋白 蛋白 · 酶 抗体 · 核酸 · 聚合物 60 – 120 Å 常用 100 Å 150 – 300 Å 常用 200 Å 300 – 500 Å ≥ 1000 Å 100 Da 1 kDa 10 kDa 100 kDa 1 MDa 分子量(对数刻度) 经验判据: 孔径 ≥ 3 × 溶质回转直径;孔径偏小时表现为柱效下降、峰拖尾、载样量降低。 比表面积: 孔径增大则比表面积下降,保留与载样量随之下降,需在保留与传质之间取平衡。
图 3 孔径与分子量的常用对应关系
说明:区间为常规经验对应,具体产品以厂商标称的分离范围为准。本页整理

站内可选孔径档与比表面积

孔径增大时比表面积随之下降,保留能力与载样量也相应下降。Daisogel 散装硅胶的孔径档与对应参数如下,可作为按孔径选型的参照;COSMOSIL 与 HPLCONE 分析柱多集中在 90–130 Å 区间,另有 300 Å 规格用于蛋白与大肽。

孔径比表面积孔体积ODS 碳载量*适用
60 Å450 m²/g0.75 mL/g19%(RPS)小分子、合成肽,载样量要求较高的场合
100 Å320 – 450 m²/g0.9 – 1.1 mL/g17%(P)/24%(HP)通用反相
120 Å300 m²/g1.0 – 1.1 mL/g17%(RPS)/20%(BIO)通用反相主力档
200 Å200 m²/g1.1 mL/g12%(RPS)/15%(BIO)中等分子量多肽
300 Å100 m²/g0.9 mL/g8%(BIO)蛋白、大肽、寡核苷酸
1000 Å25 m²/g0.9 mL/g大分子、聚合物
2000 Å15 m²/g0.8 mL/g超大分子
* 碳载量随等级(P / RPS / HP / BP / BIO / PK)不同而异,此处取站内型号库中的对应值。数据来源:Daisogel 型号选择器站内数据

SEC 模式的孔径选择规则与反相不同:SEC 依靠孔径分布实现分离,需要待测分子落在该柱的分离范围(校正曲线的线性段)内,而不是「孔径越大越好」。分子量分布较宽的样品可采用不同孔径柱串联。

六、粒径、柱长与背压权衡 GEOMETRY & EFFICIENCY

柱效随粒径减小而提高,背压则随粒径平方反比上升。选粒径实际上是在分离能力、分析时间与系统耐压三者之间取平衡。下图为不同粒径的塔板高度—线速度关系(Van Deemter 曲线)。

流动相线速度 u(mm/s) 塔板高度 H(μm) 10203040 12345 10 μm 5 μm 3 μm
图 4 不同粒径的塔板高度—线速度关系(示意曲线)
说明:图中圆点为各曲线极小点——粒径越小,极小点越低、越靠右,曲线也更平坦,因此提高流速对小粒径柱的柱效损失较小。曲线按 H = A + B/u + C·u 形式绘制,参数取常规量级用于说明趋势,非特定产品实测值。本页整理
粒径常配柱长典型背压(4.6 mm × 150 mm,1.0 mL/min)适用
10 μm250 mm约 30–60 bar常规检测、教学、半制备
5 μm150 / 250 mm约 80–150 bar覆盖多数分析场景,药典方法常用
3 μm100 / 150 mm约 200–350 bar缩短分析时间、复杂杂质谱
< 2 μm50 / 100 mm常需 600 bar 以上系统UHPLC 平台,系统死体积需同步优化
柱效与背压的近似关系 N ∝ L / d_p 柱效随柱长增加、粒径减小而提高 ΔP ∝ L · u / d_p² 背压随柱长与线速度增加、随粒径平方反比上升 分辨率 Rs ∝ √N 柱效提高 4 倍,分辨率约提高 2 倍

由上式可知:柱长加倍可使柱效加倍,但分辨率仅提高约 1.4 倍,同时背压与分析时间也加倍。粒径由 5 μm 降到 3 μm,在相同柱长下柱效提高约 1.7 倍,背压提高约 2.8 倍。因此在系统耐压允许时,缩小粒径通常比延长柱长更有效率。

柱内径常用流速相对灵敏度*适用
4.6 mm0.8 – 1.5 mL/min1.0(基准)常规分析,药典方法多用此规格
3.0 mm0.4 – 0.7 mL/min约 2.4节省溶剂,兼容常规 HPLC
2.1 mm0.2 – 0.4 mL/min约 4.8LC-MS 首选,需低死体积系统
1.0 mm 及以下< 0.1 mL/min约 21微量样品,对系统要求高
* 相对灵敏度按等量进样、峰体积与柱截面积成反比估算,未计入系统展宽与进样体积限制。本页推算

七、流动相与 pH 选择 MOBILE PHASE & pH

对可解离化合物,流动相 pH 对保留的影响通常大于有机相比例的影响。下图为酸性与碱性化合物的保留随 pH 变化的一般形态。

酸性物 pKa ± 2 过渡区 碱性物 pKa ± 2 过渡区 流动相 pH 反相保留强度 146891113 酸性化合物(pKa ≈ 4) 碱性化合物(pKa ≈ 9) 常规键合硅胶工作窗 pH 2–8 耐碱型可至 pH 12
图 5 可解离化合物的保留—pH 关系(示意)
说明:曲线形态按 Henderson–Hasselbalch 关系绘制,实际曲线受有机相比例与离子强度影响。本页整理

为使保留稳定,流动相 pH 一般应偏离待测物 pKa 两个单位以上,使其处于单一存在形态。落在 pKa ± 1 区间时,保留时间对 pH 波动敏感,方法耐用性下降。

缓冲体系有效 pH 区间MS 兼容说明
磷酸 / 磷酸盐1.9–3.1;6.2–8.2紫外末端吸收低,药典方法常用;不可用于 MS 与 ELSD
甲酸 / 甲酸铵2.8–4.8LC-MS 常用,正离子模式响应良好
乙酸 / 乙酸铵3.8–5.8适用范围较宽,正负离子模式均可
碳酸氢铵9.2–10.2用于碱性条件 MS 方法,需耐碱型色谱柱
三氟乙酸 TFA约 2.0受限改善多肽峰形,但抑制 ESI 响应,定量方法需评估
缓冲盐浓度一般取 10–50 mmol/L。浓度过低时缓冲能力不足,pH 随进样波动;浓度过高则增加析盐与堵塞风险,与高比例乙腈配合时尤需注意。

有机改性剂方面,乙腈的洗脱强度高于甲醇、黏度较低,产生的背压更小;甲醇的氢键作用可提供不同选择性,在苯基柱上尤为明显。方法开发阶段可将两者作为独立变量分别筛选。

八、检测器带来的约束 DETECTOR CONSTRAINTS

检测器决定流动相中哪些成分不可使用,这一约束通常先于色谱柱选择成立。若在方法开发后期才发现流动相与检测器不兼容,往往需要重新选柱。

检测器流动相限制选柱倾向说明
UV / DAD需在检测波长处透明;乙腈末端吸收低于甲醇无特殊限制低波长检测(< 210 nm)时避免使用含羰基溶剂与 TFA
荧光 FLD避免荧光淬灭剂与衍生化方案匹配氨基酸 OPA / FMOC 衍生后检测,灵敏度高于 UV
示差折光 RI仅可等度洗脱,柱温与室温需稳定糖类专用柱、SEC 柱梯度会导致基线漂移,不可用
蒸发光散射 ELSD / CAD流动相需完全挥发,禁用磷酸盐反相或 HILIC 均可响应与浓度呈非线性,定量需用对数拟合或窄范围标曲
质谱 MS禁用非挥发性盐;离子对试剂会抑制响应2.1 mm 内径柱、MS 兼容相态甲酸铵、乙酸铵体系为常规选择;TFA 需评估抑制程度
电导 / 抑制型需配套淋洗液体系离子色谱专用柱无机阴阳离子分析

九、应用场景与站内产品对应 APPLICATION MATRIX

下表按样品类别给出常用起点。表中型号为站内在售系列,实际选型仍需按第一章的条件复核。

样品类别推荐起点流动相体系备选与说明
多肽 · 小肽HPLCONE 5C18A(高负载)/5C18C(耐酸碱);制备用 Daisogel SP-120-ODS-RPS0.1% TFA 或甲酸 / 乙腈梯度大分子多肽改用 C4 或 300 Å 孔径;制备阶段关注载样量
药物有关物质COSMOSIL 5C18-MS-II 或 HPLCONE 5C18A,5 μm × 150 mm缓冲盐 / 乙腈梯度共流出组分改用苯基或 PFP;申报方法需固定品牌与批号信息
糖类 · 蜂蜜HPLCONE SUGAR-Ca(钙型)/SUGAR-H(氢型)纯水或稀硫酸,等度RI 检测,柱温 60–80 ℃;氢型可同时分离有机酸
氨基酸HPLCONE 5C18D + 柱前衍生(OPA / FMOC)缓冲盐 / 乙腈梯度手性构型分析可用手性衍生试剂,无需手性柱
核苷酸 · 低聚糖HPLCONE 5C18D、COSMOSIL 5C18-PAQ 或 HILIC 相高水相或高乙腈相亲水型 C18 可在纯水流动相下稳定保留,便于 MS 联用
极性代谢物(LC-MS)COSMOSIL HILIC 或 HPLCONE HILIC(两性离子)乙腈 / 乙酸铵梯度平衡时间较长,序列开始前需充分平衡
芳香族 · 多环芳烃COSMOSIL 5PYE / πNAP / PBr;常规芳香族可用 HPLCONE PE 苯基甲醇 / 水或乙腈 / 水π–π 作用提供与 C18 互补的选择性
蛋白分子量分布Shodex 水系 SEC 系列(按分离范围选孔径)磷酸盐缓冲液,等度保持温和条件以维持天然构象;避免与柱基质产生非特异吸附
手性药物COSMOSIL CHiRAL 3A–3C / 5A–5C;制备可选 ChiralONE 系列正相、反相或极性有机模式先做流动相模式筛选,再固定相态;键合型耐溶剂范围更宽
型号详情:COSMOSIL · HPLCONE · Daisogel · Shodex · ChiralONE · 药典专区站内数据

COSMOSIL — 特殊选择性相态

COSMOSIL 由 Nacalai Tesque 生产,麦可旺志为中国大陆代理。除常规 C18 / C8 / C4 外,该系列在芳香与形状选择性相态上型号较多,适合 C18 无法分开的结构类似物。

型号固定相作用机理典型用途
5C18-MS-IIODS,完全封端疏水通用分析,碱性化合物峰形较好
5C18-AR-IIODS,部分封端疏水 + 残余硅羟基作用与 MS-II 形成互补选择性
5C18-PAQ水相稳定 ODS疏水,高水相不塌陷极性化合物、100% 水相条件
5C22-AR-IIC22疏水 + 形状选择性长链与构型异构体
Cholester胆甾醇基形状选择性脂溶性维生素、甾体类
πNAP萘乙基π–π芳香族位置异构体
5PYE芘基乙基π–π + 色散力多环芳烃、富勒烯相关分离
PBr五溴苯基疏水 + 色散力卤代化合物、甾体
PFP五氟苯基π–π + 偶极卤代物、极性异构体
5PE-MS苯基π–π芳香族化合物
5C18-AR-300 / 5C8-AR-300300 Å 宽孔 ODS / C8疏水蛋白与大分子肽
CHiRAL 3A–3C / 5A–5C多糖类手性相手性识别对映体分离
完整型号、粒径与货号见 COSMOSIL 色谱柱系列站内数据

HPLCONE — 自有品牌,标注 USP L 号

HPLCONE 使用自研 SilicaOne 定制键合硅胶(金属杂质总量 < 10 ppm),分析柱与制备柱规格连续,多款标注了对应的 USP 填料代号,便于药典方法选柱。

型号USP 代号特点适用
5C18AL1比表面积 300 m²/g,孔径 12 nm,pH 2–10,100% 水相可用多肽、抗生素、天然产物,兼顾保留与载样量
5C18CL1高密度键合与完全封尾,pH 1.5–12,可用 NaOH 再生小肽分离、酸碱条件较苛刻的方法
5C18DL1亲水键合,纯水体系不塌陷,无需离子对添加剂低聚糖、氨基酸、核苷酸、有机酸,LC-MS 联用
Ami C18L60 / L1酰胺极性嵌入,多模式作用酸类、胺类、酚类等 C18 保留不足的化合物
PE 苯基L11π–π 作用芳香族与结构类似物
SILL3球形全多孔超纯硅胶,比表面积 320 m²/g正相分离
NH PLUSL8聚合物基质键合氨基,耐碱清洗糖类定量
HILICL114 / L122两性离子亲水相极性化合物、代谢组学、糖肽
SUGAR-Ca / SUGAR-HL19 / L17配体交换,纯水流动相,柱温 60–80 ℃蜂蜜与食品糖类;氢型可同时检测有机酸
规格与 L 号对照见 HPLCONE 色谱柱系列药典专区站内数据

Daisogel — 散装硅胶,用于自装与放大

Daisogel 为大阪曹达球形硅胶,麦可旺志为中国区总代理。型号按「孔径 – 粒径 – 官能团 – 等级」组合,孔径 60–2000 Å、粒径 3–50 μm,同一相态可从分析级粒径连续覆盖到工业制备粒径,便于方法放大时保持选择性。

等级特点适用
P常规键合,通用多数常规分离
RPS高键合密度、封端较完全通用反相主力,SP-120-ODS-RPS 碳载 17%
HP高碳载量保留与载样量要求较高,SP-100-ODS-HP 碳载 24%
BP碳载量较低、极性略强与 RPS 形成选择性差异
BIO改良硅胶,pH 耐受范围较宽,可用 NaOH 再生多肽与蛋白纯化、需要碱洗再生的工艺
PK旗舰级,批次一致性要求较高注册工艺与长期供货
型号组合与参数可用 Daisogel 型号选择器 逐项查询;装填与放大见 分析色谱柱装填DAC 装填支持站内数据

十、药典方法与合规选型 PHARMACOPOEIA

执行药典方法时,色谱柱的选择受药典条文约束。各国药典以「填料代号」而非品牌指定柱子,同一代号下允许更换产品,但更换后需通过系统适用性试验。

体系指定方式可调整范围
USP以 L 号指定填料类别(如 L1 为十八烷基硅烷键合硅胶,L7 为辛基,L11 为苯基,L3 为硅胶,L10 为氰基,L8 为氨基)依据 USP 通则 <621>,等度方法中柱长与粒径可在使 L/dp 处于 −25% 至 +50% 的范围内调整;梯度方法的调整限制更严
ChP(中国药典)通则 0512 规定色谱条件与系统适用性要求色谱柱填料类别与流动相组成的调整需符合通则规定,并重新进行系统适用性试验
EP以填料描述指定调整范围见通则 2.2.46 相关条款

系统适用性通常包含理论塔板数、拖尾因子、分离度与重复性四项。更换色谱柱后这四项均应复测并记录。用于注册申报的方法,建议同时保留所用色谱柱的品牌、型号、批号与出厂测试报告。

L 号与在售产品的对应关系可在 药典专区 查询,该页收录 USP 全部 L 组代号并标注可供品牌。

十一、放大到制备的衔接 SCALE-UP

若分析方法后续需放大到半制备或制备,选型阶段就应考虑衔接问题。以下三点在分析阶段确定,可减少放大时的返工。

事项分析阶段的做法放大时的收益
相态可获得性选择同时具备 10 μm、20 μm 制备规格的相态系列放大时保持相同选择性,无需重新开发方法
流动相可放大性避免使用磷酸盐等难以回收的非挥发性盐降低后续脱盐与溶剂回收成本
载样条件记录过载临界点(进样量—峰高线性偏离点)放大时按填料质量等比换算,产能估算有据
放大换算(保持线速度不变) F₂ = F₁ × (d₂ / d₁)² 流速按柱内径平方等比放大 m₂ = m₁ × (d₂ / d₁)² 载样量按截面积等比放大(床高不变) t_G2 = t_G1 梯度时间保持不变,梯度体积随流速自动等比放大

在相态可获得性方面,Daisogel 同一孔径与官能团组合可在 3、5、10、15、20、30、40、50 μm 等粒径档之间选择,分析阶段用小粒径确认选择性、制备阶段换用大粒径而保持相同键合相,可减少放大时重新筛选相态的工作量。HPLCONE 分析柱与制备柱使用同一 SilicaOne 基质,规格从 4.6 mm 内径延伸至 20 mm 及定制尺寸。

放大后的装填与验收要求见 分析色谱柱装填DAC 装填支持DAC 装柱问题诊断

十二、选型自查清单 CHECKLIST

序号检查项不通过时的处理
1分离模式与样品极性、分子量、电荷状态一致回到第二章重新判定
2目标组分的 k 落在 2–10 区间调整有机相比例;仍偏离则更换链长
3关键组分对的分离度 ≥ 1.5优先更换固定相选择性,其次调整梯度
4流动相 pH 偏离待测物 pKa 两个单位以上调整 pH 或改用离子对、HILIC 模式
5流动相 pH 在所选柱的耐受范围内改用耐碱型、杂化基质或聚合物基质
6孔径与样品分子量匹配按第五章调整孔径
7预计背压不超过系统上限的 80%增大粒径、缩短柱长或降低流速
8流动相与检测器兼容更换缓冲体系,必要时重选相态
9基质复杂样品已配保护柱补配同相态保护柱柱芯
10药典方法已核对 L 号与系统适用性要求药典专区 并复测四项指标
11若需放大,已确认同相态制备规格可获得更换为具备制备规格的相态系列

附录 A 计算方法与假设 METHODS & ASSUMPTIONS

本页涉及的计算式如下,供核对与复算。式中符号:tR 保留时间,t0 死时间,W1/2 半峰宽,L 柱长,dp 粒径,dc 柱内径,ε 柱内总孔隙率(估算取 0.65),F 流速。

保留因子 k = (t_R − t_0) / t_0 选型目标区间 2 – 10 理论塔板数 N = 5.545 × (t_R / W_1/2)² 系统适用性常用限度 N ≥ 2000 折合板高 h = L / (N × d_p) 装填质量判据,h ≤ 3 分离度 Rs = 2 × (t_R2 − t_R1) / (W_1 + W_2) 基线分离 Rs ≥ 1.5 柱体积 V_m = π × (d_c/2)² × L × ε 平衡与冲洗体积按其倍数计 线速度 u = F / (π × (d_c/2)² × ε) 放大时保持不变 梯度换算 t_G2 = t_G1 × (V_m2 / V_m1) × (F_1 / F_2) 保持梯度体积当量一致

文中给出的背压区间按流动相为乙腈/水(约 50:50,25 ℃,黏度约 0.8 mPa·s)估算,随流动相组成、柱温与填料批次存在偏差,用于选型初判而非验收依据。相对灵敏度按等量进样、峰体积与柱截面积成反比推算,未计入系统展宽与进样体积上限,实测值一般低于推算值。

孔径与分子量的对应区间为常规经验取值(本页推断,无统计来源);固定相定位图中的坐标位置表示相对关系,不代表任何产品的实测参数。

附录 B 参考来源索引 REFERENCES

本页内容依据以下公开资料与站内既有数据整理。药典条文以现行版为准,引用时请核对最新版本。

药典与法规
[1]USP 通则 <621> Chromatography(色谱法),含填料 L 号分类与方法调整允许范围usp.org
[2]USP 通则 <1225> Validation of Compendial Proceduresusp.org
[3]《中华人民共和国药典》2020 年版 四部 通则 0512 高效液相色谱法chp.org.cn
[4]European Pharmacopoeia 2.2.29 液相色谱法;2.2.46 色谱分离技术edqm.eu
[5]ICH Q2(R2) Validation of Analytical Proceduresich.org
[6]ICH Q3A(R2) / Q3B(R2) 新原料药与新制剂中的杂质ich.org
[7]ICH Q14 Analytical Procedure Developmentich.org
专著与方法学
[8]Snyder L.R., Kirkland J.J., Dolan J.W. Introduction to Modern Liquid Chromatography, 3rd ed., Wiley
[9]Snyder L.R., Kirkland J.J., Glajch J.L. Practical HPLC Method Development, 2nd ed., Wiley
[10]Neue U.D. HPLC Columns: Theory, Technology, and Practice, Wiley-VCH
[11]Guiochon G. et al. Fundamentals of Preparative and Nonlinear Chromatography, 2nd ed., Academic Press
[12]van Deemter J.J., Zuiderweg F.J., Klinkenberg A. Chem. Eng. Sci., 1956, 5, 271 — 塔板高度与线速度关系
[13]Knox J.H. J. Chromatogr. Sci. — 折合参数与装填质量判据
[14]IUPAC Recommendations, Nomenclature for Chromatography (Pure Appl. Chem., 1993, 65, 819)iupac.org
产品与站内资料
[15]COSMOSIL 色谱柱技术资料(Nacalai Tesque)nacalai.co.jp
[16]Daisogel 色谱硅胶产品资料(大阪曹达 DAISO)daiso-chem.co.jp
[17]站内页面:药典专区(USP L 号对照)常见问题故障排查手册计算工具microwants.com
[18]站内页面:分析色谱柱装填DAC 装填支持DAC 装柱问题诊断microwants.com
本页给出的参数区间用于选型初判。涉及注册申报、药典执行或工艺放大的方法,应以实测数据与现行法规条文为准。需要针对具体样品的选型建议,可提供样品性质与分析目的后联系技术支持