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    超高效合相色谱配备PDA检测器对液晶中间体进行杂质分析
    应用优势
    本应用纪要介绍了使用沃特世(Waters®)  ACQUITY UPC2™系统配备PDA检测器以低成本且有效的方式对液晶中间体化合物进行杂质分析。与标准方法相比,此方法具有以下优点:
    有毒溶剂的使用量减少超过110倍。
    样品通量增加超过13倍。
    沃特世解决方案
    ACQUITY UPC2系统
    ACQUITY UPCPDA检测器
    ACQUITY UPCCSH™氟苯基色谱柱
    Empower® 3软件
    关键词
    液晶,合相色谱,UPC,液晶中间体,超临界流体色谱,SFC
    简介
    液晶兼有液体和固体的物理和光学性质。其流动性能类似液体,但同时具有一些固体的光学性质,例如双折射性。它还可以按照预期对电流产生反应,从而控制光的通过。由于这些性质,液晶可应用于多种电子显示相关商品,例如手表、计算器、手机、桌面显示器和电视机。液晶中间体化合物是制备液晶的基础材料。为了获得所需的材料性质,典型的液晶混合物包含10到20种中间体化合物。所用液晶中间体化合物的纯度是确保电子显示设备实现最佳光学质量、性能和使用寿命的关键因素。
    现在已有多种分析方法可用于对液晶中间体化合物进行定性,包括:示差扫描量热法1,2、傅里叶变换红外光谱法3、拉曼光谱法3、紫外吸收分光光度法1和光学显微镜法2
     
    对于鉴定中的杂质分析,通常会采用色谱技术分析液晶中间体化合物,例如HPLC结合UV检测器4、HPLC结合MS检测器5以及GC结合MS检测器6 。但是,这些技术有一定的限制,包括:化合物可能具有热不稳定性和/或挥发性;样品量可能有限;样品溶解性可能与技术中所需的溶剂不互溶,从而需要额外的样品制备步骤;分析时间长,且选择性和灵敏度不足。
    合相色谱(CC)是一种正相分离技术,使用二氧化碳作为主要流动相,并同时使用助溶剂,例如甲醇。沃特世 UltraPerformance Convergence Chromatography™ (UPC2)基于CC的潜力,其中采用了稳定可靠的沃特世UPLC®技术。许多液晶中间体化合物在高温下并不十分稳定,且挥发性低,UV光谱相似。因此,利用UPC2的分离能力并使用CO2作为流动相是HPLC和GC分析的一种理想替代方法。
    实验
    UPC2条件
    系统:           ACQUITY UPC2
    运行时间:      5.00 min
    色谱柱:         ACQUITY UPCCSH 氟苯基,1.7 µm,3.0 x 100 mm
    柱温:           50 °C
    CCM 背压:    2000 psi
    样品室温度:   20 °C
    流动相 A:     CO2
    流动相 B:     甲醇(2%甲酸 15 mM醋酸铵)
    流速:          2.0 mL/min
    进样体积:     1 µL
    样品瓶:       沃特世琥珀色螺纹颈口玻璃瓶  12 x 32 mm, 2 mL

    PDA 条件
    UV 检测器:   ACQUITY UPC2 PDA 
    范围:           210 to 450 nm
    分辨率:        1.2 nm
    采样速率:     20 点/秒
    过滤时间常数:慢 (0.2 s)
    本应用纪要介绍了利用UPC2结合光电二极管阵列(PDA)检测器对液晶中间体进行杂质分析,结果表明该方法具有良好的稳定性、选择性和灵敏度,运行时间短,并且降低了成本和非毒性溶剂处理费用。

    样品描述
    液晶中间体化合物购自西格玛奥德里奇公司(其结构示于表2中)。每种储备液的浓度均为5mg/mL,以9:1的庚烷/乙醇或甲醇溶解。使用9:1的庚烷/异丙醇将储备液进行一系列的稀释,制成混合校准标准品。

    仪器控制、数据采集和结果处理
    利用Empower 3软件控制ACQUITY UPC2系统和ACQUITY UPC2 PDA检测器,并进行数据采集。
     
    结果与讨论
    优化UPC2条件,以分析所选的液晶中间体化合物。其中通过分析单个组分标准品获得保留时间和UV最大吸收波长(表3)。使用沃特世的ACQUITY UPC2系统和ACQUITY UPC2 PDA检测器对五种液晶中间体化合物和一种内标物进行分析。优化最佳UPC2和PDA条件,使所有化合物均在五分钟内被洗脱。对于液晶中间体化合物的分析,据报道在用HPLC分析时,运行时间介于65至110分钟之间4,5

    制备浓度在0.001至0.25 mg/mL间的混合校准标准品,并分析所有相关化合物。图1显示了由Empower 3软件生成的4-氰基苯甲酸校准曲线结果。
     
    图2显示了0.1 mg/mL混合校准标准品中每种液晶中间体化合物的UV色谱图,相关的UV光谱图示于图3中。
     

    杂质分析
    液晶中间体化合物的纯度是使电子设备实现最佳光学质量、性能和使用寿命的关键因素。因此,检测杂质的能力对于确保液晶的最佳性能十分关键。杂质的出现可能有很多原因,包括污染物,例如副产物或降解产物。

    UPC2可用于液晶中间体化合物的杂质分析。一般而言,杂质超过0.1%便可认为是显著存在,并可能会降低光学质量、性能和产品寿命。为了证实这一点,在一种液晶中间体化合物(4-丁基苯甲酸)中加入0.1%的三种其它液晶中间体化合物,并用建立的UPC2条件和PDA检测进行分析。图4中显示了所得的UV色谱图,结果证明利用该方法对相关液晶中间体化合物分析可鉴定出0.1%的杂质。
     
    结论
    通过使用配备PDA检测器的ACQUITY UPC2,建立了一种成本效益高且有效的杂质分析方法,用于分析液晶中间体化合物。
    许多液晶中间体化合物在高温下并不十分稳定,且挥发性低,而且UV光谱相似。因此,利用UPC2进行分离并使用CO2作为流动相是HPLC和GC分析的一种理想替代方法。

    由于高效率的ACQUITY UPC2系统是基于合相色谱的潜力而开发的,并采用了稳定可靠的UPLC技术,可作为一种正交技术以确保液晶中间体化合物的全面表征。在分析液晶中间体化合物时,与HPLC分析相比,本文所述的方法具有众多商业优势和分析优势,样品通量可增加13倍以上,有毒溶剂的用量可减少110倍以上。
     
    参考文献
    1.  Özgan S, Okumus M. Thermal and Spectrophotometric Analysis of Liquid 
    Crystal 8CB/*OCB Mixtures. Braz. J. Phys. 2011; 41: 118-122.
    2.  Delica S, Estonactoc M, Micaller M, et al. Phase Diagram of Binary Mixture E7: 
    TM74A Liquid Crystals. Science Diliman. 1999; 11: 22-24. 
    3.  Fathima Beegum M, Usha Kurari L, Harikumar B. Vibrational Spectroscopic 
    Studies of 4-Cyanobenzoic Acid. Rasayan J. Chem. 2008; 1(2): 258-262.
    4.  Brás A, Henriques S, Casimiro T, et al. Characterization of a Nematic Mixture 
    by Reversed-Phase HPLC and UV Spectroscopy: Application to Phase 
    Behavior Studies in Liquid Crystal-CO Systems. electronic-Liquid Crystal 
    Communications. March 28, 2005. [cited 2013 May 2020]. Available from: 
    http://www.e-lc.org/tmp/M.___Dion%EDsio_2005_03_21_07_41_31.pdf
    5.  Martin T, Hass W. Analysis of Liquid Crystal Mixtures. Analytical Chemistry. 
    1981; 53(4): 593-602.
    6.  Laclercq P, van den Bogaert H. Mass Spectra of Liquid Crystals. Organic Mass 
    Spectrometry. 1991; 26: 276-278.

    下载清晰应用纪要请点击:http://www.waters.com/waters/library.htm?cid=511436&lid=134745520&xcid=x5606&ref=
     


    (来源:中国化工仪器网)

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