Die Chromatographie mit überkritischen Fluiden (SFC) verwendet ein überkritisches Fluid – eine Substanz oberhalb ihrer kritischen Temperatur und ihres kritischen Drucks – als mobile Phase. Kohlenstoffdioxid (CO₂) ist das am häufigsten verwendete Fluid (T_k = 31,1°C, P_k = 73,8 bar), da es ungiftig, nicht brennbar, chemisch inert und leicht verfügbar ist. Als überkritisches Fluid besitzt CO₂ eine flüssigkeitsähnliche Dichte (was Lösungsvermögen verleiht) und eine gasähnliche Viskosität und Diffusivität (was hohe Flussraten mit niedrigem Gegendruck und schnellen Stofftransport ermöglicht), was zu Trennungen führt, die sowohl schneller als auch effizienter als die HPLC sind.
Die SFC-Instrumentierung umfasst eine Pumpe, die CO₂ im flüssigen Zustand fördern kann (üblicherweise gekühlt), eine Modifikatorpumpe zur Zugabe organischer Cosolventien, einen Injektor, einen Säulenofen, einen Gegendruckregler (BPR) zur Aufrechterhaltung des Systemdrucks und einen Detektor. Der BPR muss die mobile Phase in der gesamten Säule überkritisch halten und dann vor der Detektion eine Druckentlastung ermöglichen. Modifikatoren wie Methanol, Ethanol oder Acetonitril (typischerweise 1–40%) werden zugesetzt, um die Lösungsmittelstärke von CO₂ zu erhöhen, das allein unpolar ist und für die Elution polarer Analyten nicht ausreicht. Die Zugabe von Wasser oder sauren/basischen Additiven kann den Polaritätsbereich weiter ausdehnen.
Ein Hauptvorteil der SFC ist ihre Kompatibilität mit einer breiten Palette von Detektoren. Die UV/Vis-Detektion ist am gebräuchlichsten, aber SFC lässt sich auf natürliche Weise mit der Massenspektrometrie (MS) koppeln, da die mobile Phase CO₂ flüchtig und leicht zu entfernen ist, was den Hintergrund im Vergleich zur HPLC-MS reduziert. Die Flammenionisationsdetektion (FID) ist möglich, wenn CO₂ ohne organische Modifikatoren verwendet wird (im Gegensatz zur HPLC), was SFC-FID zu einem leistungsfähigen Werkzeug für die Quantifizierung von nicht-UV-absorbierenden Verbindungen wie Lipiden und Kohlenwasserstoffen macht. Chirale Trennungen sind in der SFC besonders erfolgreich, da die mobile Phase mit niedriger Viskosität die Verwendung langer chiraler Säulen mit hoher Effizienz ermöglicht und die Lösungseigenschaften von CO₂ oft die chirale Erkennung verbessern.
Im Vergleich zur HPLC bietet SFC kürzere Analysenzeiten, geringeren Lösungsmittelverbrauch (was Kosten und Umweltbelastung reduziert) und eine schnellere Säulenäquilibrierung. Im Vergleich zur GC kann SFC thermisch labile und nichtflüchtige Verbindungen ohne Derivatisierung analysieren. Die SFC wird in der pharmazeutischen Industrie häufig für chirale Trennungen, Reinheitsanalysen und Flash-Chromatographie eingesetzt. Im Bereich der Naturstoffe trennt die SFC Lipide, Terpene und ätherische Öle. Die Technik ist zur Methode der Wahl für präparative chirale Trennungen geworden, da die einfache Entfernung des Lösungsmittels aus CO₂ die Produktisolierung erheblich vereinfacht.
