クロマトグラフィーのカラムに対して、理論段数という指標をよく見ますが、理論段数とは何のことで、どういう意味なんでしょうか?教えてください。

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A 回答 (3件)

 段数というのは、元々蒸留塔の概念です。


 蒸留塔は、数~数十段の棚段から形成され、理想的には、各段で平衡状態になり、例えば十段の蒸留塔では、10回単蒸留を繰り返した精製物が得られるはずです。ところが実際には、そこまでの効率は得られず、70~80%程度の効率となります。この効率を段効率と呼び、段効率と実段数の積を理論段数と呼びます。この理論段数は、蒸留塔が、理論上、何段の蒸留塔に相当するかを表す数字です。
 クロマトグラフィー、特にガスクロマトグラフィーは、この蒸留を繰り返すのと同じ状態になります。そこで、この理論段数の概念を持ち込んでおり、カラムの分離効率を表しています。

この回答への補足

ありがとうございました。蒸留の勉強も少しはしていたので、なんとなく解りました。では、カラムを選ぶ際には理論段数も考慮に入れるべきなんでしょうか?理論段数が高いほど、良いのでしょうけど・・・

補足日時:2001/08/22 01:44
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ある分析機器メーカーによると、


「理論段数」はカラムの性能・効率を判断する指標の一つ。
だそうです。

カラムの劣化によりリーディング、テーリングが起こります。
出荷時の理論段数は12000くらいだそうです。
理論段数が6000くらいになるまでは使用可能だと言っていましたが、ここらへんは分析者の望む結果により異なるでしょう。

これを聞いて当初私は「じゃあ、常に理論段数を計算して、カラムの劣化具合を確認せねば!」と思っていたのですが、別の分析機器メーカーが、
「理論段数は式もたくさんあるし、ピークが複数の場合、どのピークで計算するかによって、いろんな数値が出せてしまう。あくまでも目安でしかなく、現在では、あまり意味の強いものではなくなってきました。」
と言っていました。
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この回答へのお礼

具体的な説明ありがとうございました!これですっきりしました。

お礼日時:2001/08/23 07:54

以下の参考URLサイトには関連質問の回答がありますが、参考になりますでしょうか?


これらの中で紹介した成書で、クロマトの基礎の項に記載がありますので、参考にしてください。

ご参考まで。

参考URL:http://www.okweb.ne.jp/kotaeru.php3?q=28512, http://www.okweb.ne.jp/kotaeru.php3?q=43287
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クロマトグラフィーのカラムに対して、理論段数という指標をよく見ますが、理論段数とは何のことで、どういう意味なんでしょうか?教えてください。

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 段数というのは、元々蒸留塔の概念です。
 蒸留塔は、数~数十段の棚段から形成され、理想的には、各段で平衡状態になり、例えば十段の蒸留塔では、10回単蒸留を繰り返した精製物が得られるはずです。ところが実際には、そこまでの効率は得られず、70~80%程度の効率となります。この効率を段効率と呼び、段効率と実段数の積を理論段数と呼びます。この理論段数は、蒸留塔が、理論上、何段の蒸留塔に相当するかを表す数字です。
 クロマトグラフィー、特にガスクロマトグラフィーは、この蒸留を繰り返すのと同じ状態になります。そこで、この理論段数の概念を持ち込んでおり、カラムの分離効率を表しています。

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の違いはCH3とCHOの違いのみで、β-カロチンとルティンはHとOHのみの違いでした。幼稚な質問とは思いますが、よろしくお願いします。

Aベストアンサー

 カラムクロマトグラフィーの原理的なことは教科書を御覧いただくか,トップページ(↓)で「クロマトグラフィー」で検索してヒットする関連質問の回答を御覧下さい。

 簡単に言えば,化合物の極性の違いに基づいて分離を行ないます。おそらく行なったのはシリカゲルを担体とする順相カラムクロマトグラフィーだと思います。この場合,担体のシリカゲルが展開溶媒よりも極性が高いですので,極性の高い化合物ほどシリカゲルにくっついて展開距離(Rf 値)が小さくなります。

 では,「クロロフィル a, b」,「β-カロチン」,「ルティン」で極性を比べてみましょう。化合物の極性を比べる方法ですが,簡単に言えば,ヘテロ原子(OやN等のC,H以外の原子)が多い程極性が高くなります。

 お書きの化合物の構造を見比べていただけば解ると思いますが,「β-カロチン」や「ルティン」に比べて「クロロフィル a, b」には多数の窒素原子が存在します。つまり,「クロロフィル a, b」の方が高極性です。

 「クロロフィル a」と「クロロフィル b」を比べると,お書きの様に「クロロフィル a」で CH3 の所が「クロロフィル b」で CHO と酸素が入っており「クロロフィル b」の方が高極性です。

 「β-カロチン」と「ルティン」の場合も,「β-カロチン」の H が「ルティン」では OH と酸素が入っており,「ルティン」の方が高極性です。

 つまり,極性は「β-カロチン < ルティン < クロロフィル a < クロロフィル b」の順になり,展開(溶出)はこの順で遅くなります。結果,カラムからは逆の「β-カロチン」→「ルティン」→「クロロフィル a」→「クロロフィル b」の順に出てくる事になります。

参考URL:http://www.okweb.ne.jp/index.php3

 カラムクロマトグラフィーの原理的なことは教科書を御覧いただくか,トップページ(↓)で「クロマトグラフィー」で検索してヒットする関連質問の回答を御覧下さい。

 簡単に言えば,化合物の極性の違いに基づいて分離を行ないます。おそらく行なったのはシリカゲルを担体とする順相カラムクロマトグラフィーだと思います。この場合,担体のシリカゲルが展開溶媒よりも極性が高いですので,極性の高い化合物ほどシリカゲルにくっついて展開距離(Rf 値)が小さくなります。

 では,「クロロフィル a, b」...続きを読む

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従って、アスピリンで求めた理論段数と内部標準で求めた理論段数が違う値になっても不思議はありません。 アスピリンと内部標準では保持時間が違うはずですから、異なっても不思議はありません。 また、ピークの広がりも違うことも予想されます。 計算は添付したURLを参考にしてください。

参考URL:http://www.chem-station.com/yukitopics/Theoretical_plate_number.htm

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ガスクロマトグラフィーで用いるガスクロマトグラフの中に固定相?として封入されているカラム充填剤とは何ですか?また具体例としてどのような物質があるのでしょうか?ご存知の方、回答して頂けると助かります。

Aベストアンサー

下にウィキペディアの文章をコピーしました。
URLを載せようと思いましたが文字化けしていたので、、

カラムおよび固定相
カラムはガスクロマトグラフィーの固定相を充填、あるいは塗布した管である。カラムにはパックドカラムとキャピラリーカラムの2種類がある。

・パックドカラム
パックドカラムは数mm程度の内径のガラスあるいはステンレス製の筒の中に、シリカゲルや活性炭、ゼオライトなどの吸着力を持つ固体、あるいは珪藻土などの多孔質不活性担体に不揮発性の液体を吸着させたものを固定相として充填したものである。不揮発性液体ならばどのようなものでも固定相とできるため極めて種類が多く、また自分で固定相の詰め替えが可能なので選択の幅が広い。また負荷できる物質量が多いため、主に目的化合物の分取用に使用される。

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キャピラリーカラムにおいては主に以下の4種類の固定相が使用される。

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高極性:ポリエチレングリコール -((CH2)2-O)n-
また、光学活性体の分離用には上記の無極性~中極性の固定相にシクロデキストリン誘導体を混和したものが使用される。

パックドカラムにおいてはこれらの他にシリカゲルや活性炭、ゼオライトなどの吸着力を持つ固体、スクワランやジ-2-エチルヘキシルフタレートなどを担体に吸着させたものが固定相として使用される。

なお、それぞれの固定相ごとに使用上限温度が存在し、これを越えてしまうと固定相の溶出や分解が起こりカラムの寿命を縮めることになる。またキャピラリーカラムは保護のためにポリイミド樹脂で外側がコーティングされているが、300℃以上で使用するとこれが炭化しはじめ、脆くなって破損しやすくなるので取り扱いに注意が必要となる。

下にウィキペディアの文章をコピーしました。
URLを載せようと思いましたが文字化けしていたので、、

カラムおよび固定相
カラムはガスクロマトグラフィーの固定相を充填、あるいは塗布した管である。カラムにはパックドカラムとキャピラリーカラムの2種類がある。

・パックドカラム
パックドカラムは数mm程度の内径のガラスあるいはステンレス製の筒の中に、シリカゲルや活性炭、ゼオライトなどの吸着力を持つ固体、あるいは珪藻土などの多孔質不活性担体に不揮発性の液体を吸着させたものを固定相とし...続きを読む

Q高速液体クロマトグラフィー(HPLC)についてです。最適化とは何でしょうか。infusionと

高速液体クロマトグラフィー(HPLC)についてです。

最適化とは何でしょうか。
infusionとFIAについても教えて頂きたいです。

Aベストアンサー

最適化、では漠然としすぎていますので、
おそらく流速の最適化であろう、という推測の元で説明します。

HPLCに類する分離装置では、カラム中を流れる流速によって分解能が変化します。
流速が速すぎると分離する前に混ざった状態で出てきますし、
逆に遅すぎると一旦分離したものが展開液中の分子拡散によって
再び混ざって出てきてしまいます。
そのため、カラムの長さあたりの分解能(理論段数)が最も高くなるような
流速が存在します。(Van Deemterの式、Van Deemter plot等と呼ばれます)

ただ、この最適な流速を理論値から計算するのは難しいので
最適な流速を求めるには通常は以下のような手順で行います。
HPLCに微量の被検物質を注入して溶出してきた時間とピーク形状からカラムの理論段数を算出、
(理論段数の算出法は多くの場合HPLC装置に付属の取扱説明書に書いてあります。)
流速を変えて同様の測定・理論段数の算出を行い、
最も理論段数が大きくなる(= 1段あたりのカラム長が最短になる)流速を探します。


FIAというのはFlow Injection Analysis (フローインジェクション分析法)の略で、
細い管の中に溶媒や複数の反応物を一定速度で流し、
管の出口の検出器で成分を分析する方法です。

例えば、溶媒に濃度のAという物質を加えておき、
これを断面積1平方mmの管に毎秒0.01 mLで流すと、毎秒1 cmで流れます。
ここにAと反応するBという物質を加えた溶媒を同じく毎秒0.01 mLで流すと、
毎秒2 cmで流れることになります。
管の出口に検出器を置いておき、AやBやそれらが反応して生じた物質の濃度を
調べることで、何℃の条件で何%反応が進んだか、といったようなことが調べられます。
管の長さを変えたり、圧力を変えたりすることで反応時間を調整したり、
管が細いので反応温度を簡単に制御できたりする利点があります。


InfusionというのはWeblio辞書では注入となっていますし、
有名なHPLCメーカーの取扱説明書(infusuion HPLC で検索したらHitしました)
http://www.chem.agilent.com/Library/usermanuals/Public/G4240-90202_KitG4240-61002_HPLC-Chip_data-sheet.pdf
においてもほぼInjectionと同じような意味で使われているようです。

最適化、では漠然としすぎていますので、
おそらく流速の最適化であろう、という推測の元で説明します。

HPLCに類する分離装置では、カラム中を流れる流速によって分解能が変化します。
流速が速すぎると分離する前に混ざった状態で出てきますし、
逆に遅すぎると一旦分離したものが展開液中の分子拡散によって
再び混ざって出てきてしまいます。
そのため、カラムの長さあたりの分解能(理論段数)が最も高くなるような
流速が存在します。(Van Deemterの式、Van Deemter plot等と呼ばれます)

ただ、この最適な流...続きを読む

Qフラッシュカラムクロマトグラフィーとは何ですか?

オープンカラムクロマトグラフィーとフラッシュカラムクロマトグラフィーの違いを教えてください。

Aベストアンサー

フラッシュクロマトでは、一般に、オープンカラムに比べて目の細かい充填材(シリカゲル)を用い、カラム内部に少しだけ圧力をかけて展開します。

本来、シリカゲルの目が細かくなると、展開溶媒の移動が遅くなり、分離に時間がかかるのですが、フラッシュクロマトではカラム内部の圧力のために、溶媒が速く移動し、短時間での分離が可能になります。

また、フラッシュクロマトの方が、「上等の」シリカゲルを使うことが多いですので、分離も良好です。

Qタンパクの分離にはFPLCかHPLCか

こんにちは。

早速質問ですが、タンパクの精製には主にFPLCが使われていると思います。FPLCがHPLCよりも優れているところは低圧なのでタンパクに与えるダメージが少ないということなのでしょうか?
私はHPLCを使ったことがないので知らないのですが、HPLCを使うときに圧を下げればいいだけなのでは?と思いました。調べてみますと、少量のサンプルの場合、HPLCのほうが分離能に優れていると書かれている文章を見つけました。つまり、結晶化をするようなスケールでなくとにかく純粋なタンパクをとってくる場合はHPLCでもいいのではと考えました。また、歴史的にみても昔はFPLCがなく、HPLCを使っていたはずです。

結局、FPLCとHPLCについて、タンパク質の精製に使う場合の利点と欠点を教えていただきたく質問をさせてもらいました。ぜひ回答の方をお願いします。

Aベストアンサー

ペプチドクラスならHPLCでも出来ましたが、分子量が大きくなるとさすがに無理でした。

理由はリンクをご参考に…

参考URL:http://www.gelifesciences.co.jp/newsletter/biodirect_mail/technical_tips/tips60.asp

Qシリカゲルカラムクロマトグラフィー

業務で混合物の分離、それぞれの組成分析を行うことになりました。
有効な分離手段としてシリカゲルカラムクロマトグラフィーが適していると聞いたのですが、その方法やカラムの作り方について詳しくかかれている書籍やホームページがありましたら、教えてください。

Aベストアンサー

慣れてしまえばどーってことのない作業ですが、ゼロからのスタートだと大変かもしれません。

下記サイトで"シリカゲル"で検索してみてください。
カラムクロマトグラフィのところにカラムの立て方が載っています。
条件出し、検出にTLCも必要になると思うので、そちらもご一緒にご覧下さい。
文章見るだけではサッパリだと思うので、近くの大学または出身大学の有機化学や応用科学などの研究室に一度見学に行かれた方ががいいかと思います。

シリカゲルカラムクロマトに必要なもの
 ・シリカゲル
 ・カラム管(自作可。ただし要ガラス加工技術)
 ・展開溶媒
 ・TLC
 ・ロータリーエバポレーター
 ・試験管、ナスフラスコ
 ・UV照射装置(ハンディで可)、必要であれば各種検出液

こんなもんでしょうか。
上記装置、器具を全て揃えるとなると結構な出費になると思います(特にロータリーエバポ)。
毎回試料の分析をする必要が無いのであれば、業者に丸投げや大学等との共同研究にする方が安上がりかと思います。

参考URL:http://ja.wikipedia.org/wiki/

慣れてしまえばどーってことのない作業ですが、ゼロからのスタートだと大変かもしれません。

下記サイトで"シリカゲル"で検索してみてください。
カラムクロマトグラフィのところにカラムの立て方が載っています。
条件出し、検出にTLCも必要になると思うので、そちらもご一緒にご覧下さい。
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