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高效液相色谱如何选择?

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高效液相色谱仪(HPLC)是应用高效液相色谱原理,主要用于分析高沸点不易挥发的、受热不稳定的和分子量大的有机化合物的仪器设备。具有高柱效、高选择性、分析速度快、灵敏度高、重复性好、应用范围广等优点。该法已成为现代分析技术的重要手段之一,目前在化学、化工、医药、生化、环保、农业等科学领域获得广泛的应用。

和气相色谱一样,液相色谱分离系统也由固定相和流动相组成,这里主要讲一下固定相,也就是色谱柱填充物。

一、固定相:
高效液相色谱固定相以承受高压能力来分类,可分为刚性固体和硬胶两大类。

刚性固体:以二氧化硅为基质,可承受7.0×108~1.0×109Pa的高压,可制成直径、形状、孔隙度不同的颗粒。如果在二氧化硅表面键合各种官能团,可扩大应用范围,泛用性极强。

硬胶:主要用于离子交换和尺寸排阻色谱中,它由聚苯乙烯与二乙烯苯基交联而成。固定相按孔隙深度分类,可分为表面多孔型和全多孔型固定相两类:

      1.表面多孔型固定相
      它的基体是实心玻璃球,在玻璃球外面覆盖一层多孔活性材料,如硅胶、氧化硅、离子交换剂、分子筛、聚酰胺等。这类固定相的多孔层厚度小、孔浅,相对死体积小、柱效高;颗粒较大,渗透性好,装柱容易,梯度淋洗时能迅速达到平衡,较适合做常规分析。由于多孔层厚度薄,大允许量受到限制。

     2.全多孔型固定相
     由直径为10nm的硅胶微粒凝聚而成。这类固定相由于颗粒很细(5~10um),孔仍然较浅,传质速率快,易实现高效、高速。特别适合复杂混合物分离及痕量分析。

二:色谱柱基质选择:

1.硅胶基质:

1.1反相色谱柱:

反相色谱填料常是以硅胶为基础,所使用的流动相极性较强,通常为水,缓冲液与甲醇,已腈等混合物。样品流出色谱柱的顺序是极性较强组合最先被冲出,而极性弱的组份会在色谱柱上有更强的保留。常用的反相填料有:C18(ODS)、C8(MOS)、C4(B)、C6H5(Phenyl)

1.2正相色谱:

正相色谱用的固定相通常为硅胶(Silica),以及其他具有极性官能团,如胺基团(NH2,APS)和氰基团(CN,CPS)的键合相填料。由于硅胶表面的硅羟基(SiOH)或其他团的极性较强,因此,分离的次序是依据样品中的各组份的极性大小,即极性强弱的组份最先被冲洗出色谱柱。正相色谱使用的流动相极性相对比固定相低,如:正乙烷(Hexane),氯仿(Chloroform),二氯甲烷(Methylene  Chloride)等。

1.3离子交换色谱柱:

主要是以磺化交联强阴/阳离子键合硅胶色谱柱,常用规格:强阴离子色谱柱(SAX),强阳离子交换色谱柱(SCX)

2.聚合物基质:

聚合物调料多为聚苯乙烯-二乙烯基苯聚甲基丙酸酯等,其主要优点是在PH值为1~14均可使用。相对与硅胶基质的C18填料,这类填料具有更强的疏水性;聚合物填料的缺点是相对硅胶基质填料,色谱柱柱效较低。小分子在这种基质中柱效低。对于大分子像蛋白质或合成的高聚物,聚合物基质的效能比得上陶瓷性基质。因此,聚合物基质广泛用于分离大分子物质。

3.其他无机填料

其它HPLC的无机填料,由于其特殊的性质,一般仅限于特殊的用途。如石墨化碳也用于正逐渐成为反相色谱填料。这种填料的分离不同与硅胶基质烷基键合相,石墨化碳的表面即是保留的基础,不再需其它的表面改性,该柱填料一般比烷基键合硅胶或多孔聚合物填料的保留能力更强,石墨化碳可用于分离某些几何导构体,又由于HPLC流动相中不会被溶解,这类柱可在任何PH与温度下使用。

氧化铝也可用于HPLC,氧化铝微粒刚性强,可制成稳定的色谱柱柱床,其优点是可在PH高达12的流动相中使用。

但由于氧化铝与碱性化合物作用也很强,应用范围受到一定的限制;新型氧化锆填料也可用于HPLC,商品化的仅有聚合物涂层的多孔氧化锆微球色谱柱,应用PH范围1~14,温度可达100℃,其重要用途与优势尚在进行中。

一句话选择:硅胶基质的填料被用于大部分的HPLC分析,尤其是小分子量的被分析物,聚合物填料用于大分子量的被分析物质,主要用来制成分子排阻和离子交换柱。

色谱柱尺寸的选择:
应用目标 柱内径(mm)
极高灵敏度,LC/MS,多肽和蛋白质 0.1,0.075
极高灵敏度,样品有限,LC/MS,多肽和蛋白质 0.3,0.5
高灵敏度,样品有限,LC/MS 1.0
节省溶液,特殊的低体积仪器 2.1
特殊检测仪,如质谱仪 2.1
高灵敏度,样品有限 2.1
节省溶液,标准的HPLC,LS/MS 3.0
标准分离 4.6
mg级制备性分离 9.4
0.1~1g制备性分离或半分离 21.2
~100g制备性分离 30,50
中试和生产 100~1000


三、流动相:
对流动相溶剂的要求是:
1.溶剂对于待测样品,必须具有合适的极性和良好的选择性。
2.溶剂与检测器匹配。
3.纯度高:色谱纯及以上。
4.化学稳定性好
5.低粘度:若使用高粘度溶剂,色谱系统压力增高,不利于分离。
常用的低粘度溶剂:丙酮、甲醇和乙腈等;但粘度过低的溶剂也不宜采用,例如戊烷和乙醚等,它们容易在色谱柱或检测器内形成气泡,影响分离。

检测器:
选用的检测器应该清晰的区别流动相与被检测物质。

进样器
除了一些实验室的样品较少以外需要手动进样以外,现在一般选择自动进样器。

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