FR2654835A1 - Chromatography microcolumns - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention concerne des microcolonnes de chromatographie en matière plastique. The present invention relates to plastic chromatography microcolumns.
Par microcolonnes on désigne, au titre de la présente invention des colonnes de chromatographie dont le diamètre intérieur est inférieur ou égal à 0,5 mm. Les colonnes chromatographiques de ce type connaissent un intérêt croissant dans le domaine de l'analyse chimique car elles permettent d'obtenir un pouvoir de résolution élevé sur de faibles quantités de matière. Elles se prêtent tout particulièrement bien à la chromatographie en phase liquide sous haute pression (HPLC). Les microcolonnes sont réalisées essentiellement en silice fondue. En dépit des avantages (transparence, flexibilité, inertie chimique), ce matériau présente divers inconvénients et notamment sa fragilité et sa dureté. De ce fait les microcolonnes doivent être manipulées avec précaution. Par ailleurs elles sont particulièrement difficiles à couper en raison de cette fragilité.On sait en effet qu'il est souvent nécessaire d'éliminer en cours d'utilisation l'extrémité d'entrée des microcolonnes dans laquelle la phase stationnaire s'est tassée. En effet la présence de vides nuit à leur efficacité. De plus le manque d'élasticité de la silice fondue ne facilite pas le compactage de la phase stationnaire lors du remplissage des colonnes. Enfin il est apparu nécessaire de désactiver et/ou de modifier chimiquement les parois internes des microcolonnes en silice pour en améliorer les performances. Cf : demande internationale publiée sous le n0 WO 88/07886. By microcolumns is meant, for the purposes of the present invention, chromatography columns whose internal diameter is less than or equal to 0.5 mm. Chromatographic columns of this type are gaining increasing interest in the field of chemical analysis because they make it possible to obtain a high resolving power over small quantities of material. They are particularly suitable for high pressure liquid chromatography (HPLC). The microcolumns are made essentially of fused silica. Despite the advantages (transparency, flexibility, chemical inertness), this material has various disadvantages and in particular its brittleness and hardness. Therefore the microcolumns should be handled with care. They are also particularly difficult to cut due to this fragility. We know that it is often necessary to eliminate during use the entry end of the microcolumns in which the stationary phase has settled. Indeed the presence of voids affects their effectiveness. In addition, the lack of elasticity of the fused silica does not facilitate the compaction of the stationary phase when filling the columns. Finally, it appeared necessary to deactivate and / or chemically modify the internal walls of the silica microcolumns to improve their performance. See: international application published under the number WO 88/07886.
La présente invention a pour objet des microcolonnes exemptes des inconvénients précités. Plus particulièrement, la présente invention se propose de mettre à la disposition de l'industrie des microcolonnes de chromatographie robustes et qui de ce fait peuvent être aisément manipulées sans risque de casse, coupées pour en éliminer les extrémités et/ou en adapter commodément la longueur. The present invention relates to microcolumns free from the aforementioned drawbacks. More particularly, the present invention proposes to make available to the industry robust chromatography microcolumns which can therefore be easily handled without risk of breakage, cut to eliminate the ends and / or conveniently adapt the length thereof. .
Un second objectif de la présente invention réside dans la mise au point de colonnes dont les parois présentent un pouvoir de dilatation suffisant sous l'effet d'une surpression pour en faciliter le remplissage et en augmenter le compactage de la phase stationnaire. A second objective of the present invention lies in the development of columns whose walls have sufficient expansion power under the effect of an overpressure to facilitate filling and increase the compaction of the stationary phase.
Enfin un troisième objectif de la présente invention réside dans la mise au point de microcolonnes présentant une inertie chimique telle qu'elle rend inutile tout traitement de désactivation des parois. Finally, a third objective of the present invention lies in the development of microcolumns having a chemical inertness such that it makes any treatment for deactivation of the walls unnecessary.
Plus spécifiquement la présente invention a pour objet des microcolonnes pour chromatographie, constituées par un tube de diamètre intérieur inférieur ou égal à 0,5 mm contenant une phase stationnaire, caractérisées en ce que le tube est en polyétheréthercétone. More specifically, the present invention relates to microcolumns for chromatography, constituted by a tube with an internal diameter less than or equal to 0.5 mm containing a stationary phase, characterized in that the tube is made of polyetheretherketone.
Les polyétheréthercétones (PEEC) sont des polymères connus comportant une pluralité de motifs récurrents de formule
et obtenus par polycondensation d'un bisphénol avec un dihalogénure aromatique, (Cf : brevet américain 4.320.224).Polyetheretherketones (PEEC) are known polymers comprising a plurality of recurring units of formula
and obtained by polycondensation of a bisphenol with an aromatic dihalide, (Cf: American patent 4,320,224).
Les microcolonnes en PEEC sont exemptes des inconvénients signalés pour les colonnes en silice fondue. Plus particulièrement elles peuvent être manipulées aisément et coupées sans risquer de les briser. Cette possibilité permet d'éliminer l'extrémité de la colonne la moins compacte après son remplissage par une phase stationnaire. En outre, par suite de l'élasticité des parois, il est possible de provoquer lors du remplissage du tube en PEEC une dilatation de ses parois sous l'effet d'une surpression exercée dans la colonne par exemple jusqu'à 400 bar ; après remplissage, le retour à la pression normale permet la contraction des parois du tube ce qui a pour effet de contribuer au compactage du garnissage et par conséquent d'augmenter l'effica- cité des colonnes. PEEC microcolumns are free from the drawbacks reported for fused silica columns. More particularly, they can be easily handled and cut without risking breaking them. This possibility makes it possible to eliminate the end of the least compact column after its filling with a stationary phase. In addition, due to the elasticity of the walls, it is possible to cause the PEEC tube to fill when its walls expand under the effect of an overpressure exerted in the column, for example up to 400 bar; after filling, the return to normal pressure allows the walls of the tube to contract, which has the effect of contributing to the packing of the packing and therefore of increasing the efficiency of the columns.
La phase stationnaire des microcolonnes selon la présente invention est constituée par les matériaux habituellement utilisés dans les colonnes de chromatographie. A ce titre on peut citer la silice et les silices greffées ou modifiées. The stationary phase of the microcolumns according to the present invention consists of the materials usually used in the chromatography columns. As such, mention may be made of silica and of grafted or modified silicas.
Pour l'obtention des microcolonnes selon l'invention on fait appel à des tubes en PEEC présentant un diamètre intérieur inférieur ou égal à 0,5 mm et compris de préférence entre 0,15 mm et 0,45 mm. To obtain the microcolumns according to the invention, PEEC tubes having an internal diameter less than or equal to 0.5 mm and preferably between 0.15 mm and 0.45 mm are used.
L'épaisseur de la paroi du tube n'est pas critique ; en général elle est comprise entre 0,65 mm et 0,80 mm.The thickness of the wall of the tube is not critical; in general it is between 0.65 mm and 0.80 mm.
Le remplissage des tubes en PEEC par la phase stationnaire est réalisé selon les procédés connus. De façon générale le remplissage est conduit par passage du matériau choisi en suspension dans un liquide adéquat (butanol par exemple) dans le tube après mise en place à l'extrémité opposée à celle d'introduction de la suspension d'une barrière poreuse destinée à retenir la phase. A ce titre on peut faire appel à des matériaux inertes tels que des filtres en résines fluorés frittées (par exemple polytétrafluoroéthyléne), en verre fritté. The PEEC tubes are filled with the stationary phase using known methods. In general, the filling is carried out by passing the chosen material in suspension in an adequate liquid (butanol for example) in the tube after installation at the opposite end to that of introduction of the suspension of a porous barrier intended to retain the phase. As such, inert materials such as filters made of sintered fluorinated resins (for example polytetrafluoroethylene) or sintered glass can be used.
La dimension des pores de ces frittés est choisie en fonction du diamètre moyen des particules de la phase stationnaire. Le maintien en place des frittés peut être assuré par tout moyen approprié.The size of the pores of these frits is chosen as a function of the average diameter of the particles of the stationary phase. Keeping the frits in place can be ensured by any appropriate means.
Chaque extrémité des colonnes selon la présente invention peut être pourvue des dispositifs de raccordement usuels, d'une part à un dispositif d'injection du produit à analyser, (entrée des colonnes), d'autre part aux dispositifs d'analyse. On peut en particulier mettre en place à l'entrée de la colonne un raccord en PEEC de type connu. Each end of the columns according to the present invention can be provided with the usual connection devices, on the one hand to a device for injecting the product to be analyzed (entry of the columns), on the other hand to the analysis devices. One can in particular set up at the entry of the column a PEEC fitting of known type.
L'extrémité de sortie peut être équipée par un tube capillaire en matériau approprié, par exemple en silice fondue, de diamètre externe inférieur au diamètre interne de la microcolonne, et de diamètre interne compris entre 15 pm et 150 pm. The outlet end can be equipped with a capillary tube made of a suitable material, for example made of fused silica, with an external diameter less than the internal diameter of the microcolumn, and with an internal diameter of between 15 μm and 150 μm.
La liaison entre la paroi interne de la microcolonne et la paroi externe du capillaire peut être assurée par tout moyen approprié, par exemple au moyen d'une colle à base de résine durcissable (résine époxy par exemple). Le capillaire peut être utilisé comme moyen de maintien du fritté, ce dernier reposant alors sur son extrémité. The connection between the internal wall of the microcolumn and the external wall of the capillary can be ensured by any suitable means, for example by means of an adhesive based on curable resin (epoxy resin for example). The capillary can be used as a means of maintaining the frit, the latter then resting on its end.
La longueur du capillaire extérieure à la microcolonne n'est pas critique et peut varier entre 0 cm et 10 cm. The length of the capillary outside the microcolumn is not critical and can vary between 0 cm and 10 cm.
Les microcolonnes selon l'invention peuvent être utilisées notamment en HPLC. En raison de l'inertie chimique des PEEC elles conviennent tout particulièrement bien à l'analyse chromatographique de produits et de milieux biologiques. The microcolumns according to the invention can be used in particular in HPLC. Due to the chemical inertness of PEECs, they are particularly suitable for the chromatographic analysis of products and biological media.
L'exemple suivant illustre l'invention et montre comment elle peut être mise en pratique. The following example illustrates the invention and shows how it can be practiced.
1) Préparation d'une microcolonne
Dans un tube en PEEC de 150 mm de longueur et de 0,25 mm de diamètre interne on met en place, à 1 cm d'une des extrémités du tube, un fritté en polytétrafluoréthyléne de diamètre de pore égal à 2 pm. On introduit ensuite dans le tube en PEEC par l'extrémité la plus proche du fritté un tube capillaire en silice fondue recouverte de polyimide sur sa face externe, présentant un diamètre interne de 50 pm et un diamètre externe de 180 pm. Lorsque le capillaire est en contact avec le fritté on introduit une colle à base de résine époxy pour assurer la liaison du tube et du capillaire. Ce dernier dépasse du tube d'une longueur de 7 cm.1) Preparation of a microcolumn
In a PEEC tube 150 mm in length and 0.25 mm in internal diameter, a sintered polytetrafluoroethylene with a pore diameter of 2 μm is placed, 1 cm from one of the ends of the tube. Then introduced into the PEEC tube by the end closest to the frit a capillary tube made of fused silica covered with polyimide on its external face, having an internal diameter of 50 μm and an external diameter of 180 μm. When the capillary is in contact with the frit, an adhesive based on epoxy resin is introduced to ensure the connection of the tube and the capillary. The latter protrudes from the tube by a length of 7 cm.
La microcolonne ainsi obtenue est remplie de méthanol au moyen d'une pompe pouvant délivrer des débits de 0,5 à 500 #l/mn. The microcolumn thus obtained is filled with methanol by means of a pump capable of delivering flows of 0.5 to 500 # l / min.
On introduit ensuite au moyen d'une pipette, dans une buse de remplissage constituée par un tube d'acier de 4,6 mm de diamètre interne et de 20 mm de longueur, une suspension de 20 mg de silice de marque commerciale ROSIL C 18 de 3 pm de diamètre particulaire dans 0,2 ml de butanol-1, puis une quantité suffisante de méthanol pour remplir complètement la buse. La microcolonne est alors connectée à la buse de remplissage au moyen d'un connecteur en PEEC de marque commerciale INTERCHIM 40 F et la buse de remplissage à la pompe qui délivre le méthanol avec un débit de 70 #l/mn. On pompe dans ces conditions 5 ml de méthanol, ce qui porte la pression dans la microcolonne à 400 bar. La pompe est alors arrêtée et on laisse revenir la pression relative à 0 bar, après quoi la microcolonne prête à l'emploi est séparée de la buse de remplissage. Then introduced by means of a pipette, into a filling nozzle constituted by a steel tube with an internal diameter of 4.6 mm and a length of 20 mm, a suspension of 20 mg of silica of the commercial brand ROSIL C 18 of 3 μm in particle diameter in 0.2 ml of butanol-1, then a sufficient quantity of methanol to completely fill the nozzle. The microcolumn is then connected to the filling nozzle by means of a PEEC connector of the commercial brand INTERCHIM 40 F and the filling nozzle to the pump which delivers methanol with a flow rate of 70 # l / min. Under these conditions, 5 ml of methanol are pumped, bringing the pressure in the microcolumn to 400 bar. The pump is then stopped and the relative pressure is allowed to return to 0 bar, after which the ready-to-use microcolumn is separated from the filling nozzle.
2) Utilisation d'une microcolonne
La colonne remplie obtenue précédemment est connectée d'une part à une vanne d'injection de marque commerciale VALCO C14 W, elle-même reliée à une pompe comportant un corps de pompe, une tête de pompe et un module manométrique et d'autre part, par son capillaire, à un détecteur de marque commerciale JASCO 875 UV équipé d'une microcellule de marque commerciale ALLTECH de 200 nl et de 0,25 mm de trajet optique, par l'intermédiaire d'un raccord de marque commerciale
PARKER d'un diamètre interne de 1,7 mm.2) Use of a microcolumn
The filled column obtained previously is connected on the one hand to an injection valve of the commercial brand VALCO C14 W, itself connected to a pump comprising a pump body, a pump head and a manometric module and on the other hand , via its capillary, to a JASCO 875 UV trademark detector fitted with an ALLTECH trademark microcell with 200 nl and 0.25 mm optical path, via a trademark connector
PARKER with an internal diameter of 1.7 mm.
La microcolonne est testée au moyen d'un mélange contenant
- toluène : 450 mg
- paraxylène : 400 mg
- fluorène : 10 mg
- fluoranthène : 21 mg dans 100 ml d'un mélange acétonitrile/eau à 75/25% en volume.The microcolumn is tested using a mixture containing
- toluene: 450 mg
- paraxylene: 400 mg
- fluorene: 10 mg
- fluoranthene: 21 mg in 100 ml of an acetonitrile / water mixture at 75/25% by volume.
Les conditions de chromatographie sont les suivantes
- Eluant :
Nature : mélange à 75/25% en volume d'acétonitrile et d'eau distillée.The chromatography conditions are as follows
- Eluent:
Nature: mixture at 75/25% by volume of acetonitrile and distilled water.
. Débit : 1 pl/mm
. Pression : 30 bar
- Détection : par uv à A = 254 nm ; 0, 032 Do pleine échelle
AT = 1
- Volume injecté : 60 nl
Dans ces conditions les temps de rétention sont les suivants
- toluène : 14 mn
- paraxylène : 17,7 mn
- fluorène : 22,4 mn
- fluoranthène : 33 mn
L'efficacité de la microcolonne, exprimée par le nombre de plateaux, a été calculée pour chacun des pics du chromatogramme au moyen de la formule
dans laquelle
- N est le nombre de plateau x.. Flow rate: 1 pl / mm
. Pressure: 30 bar
- Detection: by UV at A = 254 nm; 0.032 C full scale
AT = 1
- Volume injected: 60 nl
Under these conditions the retention times are as follows
- toluene: 14 min
- paraxylene: 17.7 min
- fluorene: 22.4 min
- fluoranthene: 33 min
The efficiency of the microcolumn, expressed by the number of plates, was calculated for each of the peaks in the chromatogram using the formula
in which
- N is the number of plates x.
- tr est le temps de rétention exprimé en secondes. - tr is the retention time expressed in seconds.
- ô est la largeur à mi-hauteur du pic exprimée en secondes. - ô is the width at half height of the peak expressed in seconds.
La microcolonne décrite ci-avant présente une efficacité de 97000 plateaux/m pour le pic du fluoranthène. The microcolumn described above has an efficiency of 97,000 trays / m for the fluoranthene peak.
A titre comparatif on a préparé une microcolonne en silice fondue revêtue extérieurement par du polymide, ayant 0,5 mm de diamètre externe et 0,32 mm de diamètre interne selon le procédé utilisé pour la microcolonne en PEEC puis on l'a utilisée pour séparer le mélange d'hydrocarbures décrit précédemment, dans les mêmes conditions. Le calcul a montré que l'efficacité de cette microcolonne s'élevait à 52000/m plateaux pour le pic du fluoranthène. By way of comparison, a microcolumn made of fused silica coated externally with polymer, having 0.5 mm external diameter and 0.32 mm internal diameter, was prepared according to the method used for the PEEC microcolumn, and then it was used to separate the mixture of hydrocarbons described above, under the same conditions. The calculation showed that the efficiency of this microcolumn was 52,000 / m trays for the fluoranthene peak.
Claims (1)
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| FR8915677A FR2654835B1 (en) | 1989-11-23 | 1989-11-23 | MICRO-COLUMNS FOR CHROMATOGRAPHY. |
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|---|---|---|---|
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|---|---|
| FR2654835A1 true FR2654835A1 (en) | 1991-05-24 |
| FR2654835B1 FR2654835B1 (en) | 1992-04-17 |
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- 1989-11-23 FR FR8915677A patent/FR2654835B1/en not_active Expired - Fee Related
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|---|---|
| FR2654835B1 (en) | 1992-04-17 |
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