理论教育 高效液相色谱固定相-环境有机污染物分析

高效液相色谱固定相-环境有机污染物分析

时间:2023-11-23 理论教育 版权反馈
【摘要】:固定相对液相色谱至关重要,现按液相色谱法的几种类型所用固定相分述如下。正相色谱固定相正相色谱固定相一般采用硅胶、氧化铝和极性基团键合的硅胶等。硅胶是最常用的正相色谱固定相。反相色谱固定相反相高效液相色谱中使用的固定相,大多是各种烃基硅烷的化学键合硅胶。凝胶色谱固定相包括具有确定孔径的有机凝胶和无机凝胶两大类。

高效液相色谱固定相-环境有机污染物分析

固定相对液相色谱至关重要,现按液相色谱法的几种类型所用固定相分述如下。

(1)正相色谱固定相

正相色谱固定相一般采用硅胶、氧化铝和极性基团键合的硅胶等。当溶质和溶剂分子对吸附剂表面特定位置存在竞争作用时,溶剂组成的改变往往会使分离发生较大变化。如果溶质所带官能团与吸附剂表面相应的活性中心之间发生特殊的、与溶质分子的几何形状有关的相互作用,当官能团的位置与吸附中心匹配时,作用较强,保留值较大;反之,则作用较弱,弱保留。

溶质所带官能团的性质是决定其吸附作用的主要因素,若其所带官能团的极性强、数目多,则保留也强。不同异构体的相对吸附作用常有较大差异,因而,正相色谱法分离异构体比其他分离模式更优越。

硅胶是最常用的正相色谱固定相。由于在高pH 值时硅胶能够溶解,要获得满意的使用寿命,不应在pH 值为8 以上使用某些硅胶基质的色谱柱。此外,硅胶基质表面的酸性使其不适宜分离碱性化合物。

Al2O3作为正相色谱固定相,对于不饱和化合物,特别是芳香族化合物、多环芳烃,有较强的保留能力,可以将芳烃异构体良好分离;也适用于碱性化合物的分离。

极性键合相的表面能量分布相对均匀,吸附活性一般比硅胶低。最常用的有氰基、二醇基、氨基等极性键合相,适于对中等极性样品的分离。-NH2基具有强的氢键结合能力,对某些多官能团化合物,如甾体、强心苷等有较强的分离能力。在酸性介质中,这种键合相作为一种离子交换剂,可用于分离酚、羧酸、核苷酸等。氨基可与糖类分子中的羟基发生选择性相互作用,因而当用乙腈-水做流动相时可以分离单、双和多糖,这已成为一种糖类分析的常规方法。此时尽管从流动相角度看为反相色谱,但从机理上讲为正相色谱,因为流动相中水含量的增加使溶质的保留值减少。氰基键合相的分离选择性与硅胶相似,但可与某些含有双键的化合物发生选择性相互作用,因而对双键异构体或含有不等量双键数的环状化合物有更好的分离能力。二醇基键合相是缩甘油氧丙基硅烷键合相的水解产物[Si-(CH23-O-CH2CHOH-CH2OH],对有机酸和某些低聚物可获得好的分离。二醇基的另一个用途是可进行某些蛋白质的水系体积排斥色谱分离。

(2)反相色谱固定相

反相高效液相色谱中使用的固定相,大多是各种烃基硅烷的化学键合硅胶。烷基链长可以是C2、C4、C6、C8、C16、C18和C22等,最常用的是C18(又称ODS),即十八烷基硅烷键合硅胶。键合烷基的链长对键合相的样品负荷量、溶质的容量因子及其选择性有不同的影响,当烷基键合相表面浓度(mol/m2)相同时,随着烷基链长增加,溶质的保留值增加。

短链烷基(C6,C8)硅烷由于分子尺寸较小,与硅胶表面键合时可以有比长链烷基更高的覆盖度和较少的残余羟基,适合于极性样品的分析。长链烷基键合相有较高的碳含量和好的疏水性,对各种类型的样品分子有较强的适应能力,从非极性的芳烃到氨基酸、肽、儿茶酚胺和许多药物的分析皆可适用。苯基键合相和短链烷基键合相性质类似;多环芳烃键合相与长链烷基相性质接近,适合于芳香族化合物的分离。为适应蛋白质、酶等生物大分子分离的需要,一些键合有短链烷基(C3,C4)的大孔硅胶(20~40 nm)键合相和非极性效应更好的含氟硅烷键合相也发展起来。

硅胶键合固定相对碱性化合物的吸附主要是由于表面残余硅羟基和微量不纯金属杂质的作用。色谱分离中,通过在流动相中添加胺改性剂、降低流动相pH 值、增加流动相离子强度、加入离子对试剂等方法消除残余硅羟基的作用。此外,在pH 值大于8 的流动相条件下,SiO2会溶解,而在pH 值小于2时,键合相会逐渐水解,因此硅胶基质固定相能够稳定使用的pH 值范围相对较窄,不能满足部分样品尤其是生物组分和碱性药物的分离要求。

(3)离子交换色谱固定相

离子交换色谱分离机理建立在样品分子与固定相表面基团之间电荷相互作用的基础上,这种相互作用可能表现为离子与离子、偶极与离子或者其他动态平衡作用力的形式。按所使用的离子交换剂的不同,离子交换色谱方法可分强阴、强阳、弱阴、弱阳离子交换色谱四种模式。(www.daowen.com)

离子交换固定相也称离子交换剂,主要有键合硅胶和聚合物两类。离子交换剂上的活性离子交换基团决定着其性质和功能。

离子交换色谱对于生物样品(如蛋白质、肽类、氨基酸、核酸、核苷、碱基、碳水化合物等)的分离尤为适宜,因此已成为相关领域中非常有效的分析检测和分离纯化手段。

(4)体积排阻色谱固定相

体积排阻色谱按其淋洗体系通常分为两大类,即适合于分离水溶性样品的凝胶过滤色谱(GFC),以及适合于分离油溶性样品的凝胶渗透色谱(GPC)。两种方法的分离原理虽然相同,但柱填料及其分离对象和使用技术完全不同。

凝胶色谱固定相包括具有确定孔径的有机凝胶和无机凝胶两大类。凝胶色谱分析用硅胶粒径通常为5~10 μm,孔径范围为50 nm~0.1 μm,常用于生物大分子的分离;交联乙烯或聚甲基丙烯酸酯凝胶,多用于合成高分子的分离;联苯乙烯主要用于油溶性化合物的分离。

体积排阻色谱最广泛的用途是测定合成聚合物的相对分子质量分布;对于某些大分子样品(如蛋白质、核酸等)也是一种很有效的分离纯化手段;此外,能简便快速地分离样品中相对分子质量相差较大的简单混合物,因而非常适合于未知样品的初步探索性分离,无须进行复杂实验就能较为全面地了解样品组成分布的概况。

(5)手性色谱固定相

对映异构体的液相色谱分离常用三种方法:将对映异构体衍生成为非对映异构体衍生物进行分离;使用手性流动相添加剂直接拆分;使用手性固定相直接拆分。手性固定相拆分的基础在于未消旋的手性固定相和手性溶质之间的对映体分子作用力的差别。由于手性固定相分离的方式具有经济、有效、可以进行大规模制备分离等优点,应用最为广泛。

手性固定相一般可分为配体交换手性固定相、高分子型手性固定相、键合及涂覆型手性固定相、分子印迹固定相等类型。

配体交换色谱是指在形成离子配合物的空间内形成配合键的同时,固定相与被拆分的分子之间发生内部相互作用。这种相互作用是通过金属配合物的配合空间来完成的,是连于中心金属离子上的配位体的交换过程。

键合及涂覆型手性固定相是将具有手性识别作用的配基通过稳定的共价键连接或以物理方法涂覆于适当的固相载体上,制备出手性固定相。按照配基的不同,也可以分为Prinkle 型固定相、多糖类手性固定相、环糊精类手性固定相、蛋白类手性固定相、抗生素手性固定相等种类。

Prinkle 型固定相是键合手性异构体固定相,有二硝基苯甲酰氨基酸CSPs、乙内酰脲衍生CSPs、N-芳基氨基酸衍生CSPs、二苯并[c]呋喃酮衍生CSPs以及DNB-氨基酸CSPs等手性填料。其配基分子中的羟基是自由的和离子化的,可以通过π-π、氢键,以及静电相互作用进行手性拆分。

免责声明:以上内容源自网络,版权归原作者所有,如有侵犯您的原创版权请告知,我们将尽快删除相关内容。

我要反馈