（分析化学专业论文）胶束毛细管电动色谱新方法的研究与应用.pdf

摘要 摘要 毛细管电泳( c e ) 是8 0 年代初发展起来的，以电场为驱动力、毛细管为分离通 道的一种新型分离分析技术。与传统的高效液相色谱技术相比，毛细管电泳具有分 离模式多、分离效率高、分析速度快、试剂和样品用量少、成本低、应用范围广等 特点，已广泛应用在单细胞、蛋白质、核酸和药物分离分析。自从t c r a b e 予1 9 8 4 年创 立胶束毛细管电泳( m e k c ) p a 后，由于其具有分离中性物质的能力，m e k c 逐渐发 展成为毛细管电泳( c e ) 中最重要的模式之一。2 0 多年来对m e k c 已经迸行了广泛而深 入的研究。m e k c 分离能力的改善主要依靠缓冲溶液组成和性质、阴离子和阳离子 表面活性剂、两性离子表面活性剂、手性表面活性剂以及环煳精和蛋白质类大分子 修饰m e k c 的应用，从而使得m e k c 在生物、化学、医药、环保、食品等领域中获得 了广泛的应用。 在前人工作的基础上，本论文围绕胶束毛细管电泳，开展了胶束毛细管电泳高 灵敏度新方法研究，主要取得了以下几方面创新性结果： 1 首次将反胶束溶液用作毛细管电泳分离介质，建立了反相胶束毛细管电泳方 法，并研究了苯酚和苯甲酸及其衍生物在反胶束毛细管电泳的分离及电泳行为； 2 首次建立了反胶束溶液作背景电解质分离测定山姜素和小豆蔻明的毛细管电 泳新方法； 3 建立了胶束毛细管电泳分离血清中人血清白蛋白和人免疫球蛋白的新方法。 4 研究了d t a f 衍生氨基酸，利用胆酸钠胶束在亲和毛细管电动色谱中与h s a 的协同作用同时拆分手性谷氨酸和天门冬氨酸； 5 建立了复杂中药体系中的儿茶酚胺和5 羟色胺的胶束毛细管电泳分离测定新 方法。 论文共分为六个部分。 第一章：综述了胶束毛细管电泳理论及其应用的研究进展： ( 1 ) 胶束毛细管电泳的基本理论。包括保留因子、分离度、柱效、谱带展宽、 时问窗口、峰容量等基本理论； ( 2 ) 近几年来胶束毛细管电泳中比较典型的阴、阳离子表面活性剂、非离子和 两性离子表面活性剂、聚合表面活性剂以及手性表面活性利用作胶束相的进展； l 兰州大学博士学位论文 2 0 0 7 王树民 ( 3 ) 介绍了胶束毛细管电泳中富集技术应用。场放大样品堆积技术、清扫技术 和高盐样品堆积技术等在线富集技术； ( 4 ) 胶束毛细管电泳中应用的高灵敏检测方法，包括激光诱导荧光和质谱检测 技术的应用； ( 5 ) 胶束毛细管电泳在药物分析、生化分析、食品分析以及其它方面中的应用。 第二章：首次研究了以s d s 反胶束用作分离介质的反相胶束毛细管电泳方法。探 讨了水和十二烷基硫酸钠摩尔比w o 、正丁醇、乙腈和反胶束溶液酸度等对迁移时间 和分离度的影响。对于本实验中的分析物的迁移顺序主要由其离解常数和分析物在 缓冲液中形成氢键的能力大小决定；基于启发式算法建立的模型可以正确的预测分 析物表观电泳淌度，而且通过该方程的参数可以直观的得到分析物结构对其表观电 泳淌度的影响，可应用于复杂化学体系的c e 分离条件优化。 ， 第三章：建立了一种分离山姜素和小豆蔻明的反相胶柬毛细管电泳新方法。反 胶束缓冲液含有反胶柬相和有机连续相，反胶束内核中的水可以溶解亲水性较强的 物质，而有机连续相可以溶解疏水性较强的物质，从而使反胶束缓冲液具有同时分 离强疏水性和强亲水性的物质的能力。在最佳条件下，两种被分析物在1 5 分钟内得 到完全分离。所建立的反胶束毛细管电泳方法可以为电泳分离提供一个很好的选择。 第四章：在本章中通过胶束毛细管电泳方法研究了溶菌酶、人血清蛋白和人免 疫球蛋白的电泳迁移行为，并将其用于血清中人血清蛋白和人免疫球蛋白的定性和 定量分析。最佳的分离条件为含有1 0 m m o l l s d s 、1 0 m m o l l 磷酸二氢钠和p h 6 5 ， 分离电压为2 5k v ，毛细管温度2 5 。三种蛋白在5 5r a i n 内实现分离。该方法适用 于血清中人血清蛋白和人免疫球蛋白的定性和定量分析。 第五章：建立了分离测定儿茶酚胺和5 羟色胺胶束毛细管电泳新方法。优化后 的最佳分离条件为2 0m m 硼砂、1 2 0m m s c 、p h9 6 、2 0 o 甲醇，分离电压为2 5 k v ， 毛细管温度2 5 1 2 。在最优条件下，5 羟色胺、多巴胺、肾上腺素和去甲肾上腺素在9 分钟内实现分离。该方法被成功用于成分复杂的蟾酥和山药中四种分析物的分离测 定。 第六章：建立了胶柬及亲和毛细管电动色谱中s c 和手性拆分试剂h s a 协同作 用同时拆分手性谷氨酸和天门冬氨酸最优衍生反应条件为p h9 2 的2 0m m 的硼砂 缓冲、d t a f 和四种分析物的混合物的摩尔比为3 0 ：1 以及在5 0 。c 反应3 0 分钟。最 佳分离条件为：1 0m i v l 硼砂，1 6m l v ls c ，0 8 h s a ，p h 8 9 ，运行电压- 2 5 k v 。在 最优条件下，d a s p 、l - a s p 、d - o l u 和l o l u 在1 1 分钟内即达到很好的分离，检测 限分别为0 5 2n g m l 、0 5 0n g m l 、0 3 0n g m l 和o 2 9n g m l ，回收率范围为 9 9 矗1 0 2 5 。 a b s w a c t a b s t r a c t c a p u 呻e l e c l r o p h o r e s i s ( c e ) i sar e l a t i v e l yn e w p 骶撕t e c h n i q u ed r i v e nb y e l e c t r i cf i e l da n dw i t hc a p i l l a r ya s 哪t r s t i o nc h a n n e l s s i n c et h ep i o n e e r i n gs t u d i e si n 1 9 8 0 s , i tr e c e i v e dm u c ha t 删o na n di sd e v e l o p e dr a p i d l y n o w a d a y s ，c eh a sb e e n w i d e l yu s e df o rr o u t i n ea n a l y s i sd u et ot h ea d v e n t a g 鼯o fh i g h e rs e p a l t t i o i lp o w e r , s h o r t a n a l y s i st i m ea n dc o n s u m i n gs m a l lv o l u m e so fs a m p l ea n dr e a g e n t s i n l x o d u c e di n1 9 8 4 b yt e r a b ee ta 1 ，m i c e l l a re l e c t r o k i u e t i cc h r o m a t o g r a p h y ( m i c e u 盯e k c ) h a sb e c o m e e o ft h em o s ti m p o r t a n tm o d e so fc a p i l l a a ve l e c t r o p h r e s i s , s i n c ei tc a na c h i e v et h ea n a l y s i s o f n e u t r a la n a l y t e s , n o tp o s s i b l ew i t hc a p i l l a r yz o n ee l e c t r o p h o r e s i s t h es e p a r a t i o na b i l i t y o fm e k cw a sd e t e r m i n e db yt h eb u f f e rc o m p o n e n t sa n dp r o p e r t i e s b e c a u s eal o to f s t w f a c t e n t sw e r eu s e di nt h em e k c ，s ot h a ti ti sw i d e l yu s e di nb i o c h e m i s h y 、m e d i c i n e ， f o o d , e ta 1 t h i sd i s s e r t a t i o nf o c u s e do nt h ed e v e l o p m e n ta n da p p f i c a t i o no fm e k c m e t h o d sf o rd r u g s , a m i n oa c i d sa n dp r o t e i mi nt h i sd i s s e r t a t i o n , w eh a v ec a r r i e do u ts o m e o d g i n a ls t u d i e s 勰f o l l o w i n g ： ( 1 ) r 饥t e r s cm i l l 簦s o l u t i o nw a sf i r s t l yu s e d p a l a t i o nm e d i u m i nc e , a n dar e v e r s e m i c e l l ee l e c t r o k i n e t i cc h r o m a t o g r a p h ym e t h o dw a sd e v e l o p e dt os t u d yt h e 删r i o na n d e l e c t r o p h o r e t i cb e h a v i o ro f s o m ep h e n o l i ca n d b e n z o i cc o m p o u n d s ( 2 ) ar e v e r s em i c e l l ee l e c u _ o k i u e t i cc h r o m a t o g r a p h ym e t h o dw a sf i r s t l yu s e df o r s e p a r a t i o na n dd e t e r m i n a t i o no f a l p i n e t i na n dc a r d a m o n i n ( 3 ) am e k cm e t h o d w a sd e v e l o p e df o rs e p a r a t i o na n dd e t e r m i n a t i o no f i g g 、h s a a n dl y s o z y m ei ns 删m ( 4 ) aa f f i n i t y e l e c t r o k i n e t i c c h r o m a t o g r a p h y w i t hl a s e r - i n d u c e df l u o r e s c e n c e d e t e c t i o nm e t h o d 伪f i r s t l yd e v e l o p e df o re n a n t i o s e p a r a t i o no fg l u t a m i ca c i da n d a s p a r t i ca c i dd e r i v a t i z e dw i t h5 - ( 4 , 6 - d i c h l o r e - s - t r i a z i n - 2 - y l a m i n o ) f l u o r e s c e i n ( 5 ) am e k cm e t h o dw i t hu l t r av i o l e td e t e x t d rw a sd e v e l o p e df o rs e p a r a t i o no f c a t e c h o l a m i n ea n d5 - h y d r o x y t r y p t a m i n ei nt o a dv e n o ma n ds h a n y a o t h i sd i s s e r t a t i o nc o n s i s t so f s i x c h a p t e r s c h a p t e rli nt h i sc h a p t e r , t h ed e v e l 叩m e n to fm e k ca n di t sa p p l i c a t i o n sa r e i v 兰州大学博士学位论文 2 0 0 7 王树民 r e v i e w e df t o mt h r e ea s p e c t s ： ( 1 ) t h ef u n d a m e n t a lo fm e k c i ss u m m a r i z e di n c l u d i n gr e t e n t i o nf a c t o r ；r e s o l u t i o n ； c o l u m na v a i l a b i l i t y ；p e a kc a p a c i t y ；m i g r a t i o nt i m ew i n d o w ；, ( 2 ) t h ed e v e l o p m e n to f p s e u d o s t a t i o n a r yp h a s e si nm e k c i sp r e s e n t e d t h e yi n c l u d e m i c e l l a rp s e u d o s t a t i o r t a r yp h a s e s ( a n i o n i c , c a t i o n i c ，n o m o n i ca n dz 丽t t e r i o m c ) ，m i x e d m i c e h c sa n dp o l y m o r i cp s e u d o s t a f i o n a r yp h a s e s ； ( 3 ) s e n s i t i v ea l t e r n a t i v e ss u c ha so n - l i n ep r e c o n c e n t r a t i o nm e t h d sa l ei n t r o d u c 她t h e o n - l i n ep r e c o n c e n t r a t i o nm e t h o d su s e df i e l d - a m p l i f i e ds a m p l es t a c k i n g ，s w e e p i n ga n d h i g h - s a l ts a m p l es t a c k i n ga ss e c t i o n s , 。 ( 4 ) s e n s i t i v ed e t e c t i o nt e c h n i q u e ss u c ha sm e k c - l i fa n dm e k c - m s f l u o r e s c e n c e a r ei n t r o d u c e d ； c h a p t e r 2an o v e lr c v c r s os d sm i c e l l es y s t e mw a su s e d 鹞s e p a r a t i o nm e d i u mf o r t h ea n a l y s i so fs o m ep h e n o ea n db e n z o i cc o m p o u n d s t h eo p i u mr e 、惯s es d sm i c e l l e s y s t e mi sf o r m e dw i t hn - b u t y lc h l o r i d ea sc o n t i n u o u sp h a s e , o 7 0m s o d i n md o d e c y l s u l f a t e ( s d s ) a st h es u r f a o a a t , w 0 ( 1 3 o ) ，1 4 o ( v v ) 1 - b u t a n o l a st h ec o - s u r f a c t a n t , 8 o ( v v ) a c e w n i t r i l e 。 1 5 ( v v ) h e p t a n e , a n dao 0 6m t r i s - ( h y d r o x y m e t h y l ) a m i n o m e t h a n eo r r i s ) b u f f e r , p h1 0 3 ，a sd i s p e r s e dp h a s e t h e e l e c t r o p h o r e t i cb e h a v i o ro ft h es e v e n t e e na n a l y t e si nan o v e l 册c l 氍s d sm i c e l l es y s t e m w a si n v e s t i g a t e d as a t i s f a c t o r yl i n e a re q u a t i o nw a s 5 - 2 3 3 1 9 p k i + 3 6 1 8 3 ，a n dt h e s q u a r eo f l i n e a rc o r r e l a t i o nc o e f f i c i e n tr 2w a s0 9 1 3 1b e t w e e nt h ea p p a r e n te l e c t r o p h o r e t i c m o b i l i t i e sa n dp k io fe l e v e np h e n o f i ec o m p o u n d s aq u a n t i t a t i v es t r u c t u r e - a p p a r e n t e l c c t r o p h o r e = t i cm o b i l i t yr e l a t i o n s h i p ( q s a r ) w a sd e v e l o p e d f o rt h e a p p a r e n t e l e c t r o p h o r e t i cm o b i l i t i e so fs e v e n t e e np h e n o l i ca n db e n z o i cc o m p o u n d sb a s e do nt h e d e s c r i p t o r sc a l c u l a t e df i - o mt h es m l c t u r ea l o n e ， c h a p t e r3a n o v e le l e c t o l d n e t i cc a p i l l a r yc h r o m a t o g r a p h ym e t h o d , l e v e l s es o d i u m d o d e c y ls u l f a t e ( s d s ) m i c o l l e sa sp s e u d o - s t a t i o n a r yp h a s e ，w a sd e v e l o p e df o rs e p a r a t i o n a n dd e t e c t i o no f a l p i n e t i na n dc a r d a m o n i n i nt h i sw o r k , r e v e r s em i c e l l e si f , m s ) h a v eb e e n f i r s t l yi n t r o d u c e di n t ob a c k g r o u n de l e c t r o l y t ef o re l e c t r o p h o r e s i ss e p a r a t i o n t h eo p t i m u m r c v a r s es d sm i c e l i es y s t e mw a sf o r m e dw i t h 加b u t y lc h l o r i d ca sc o n t i n u o u sp h a s e s d s ( 2 0 9 ，w v ) a st h es u r f a c t a n t , w o0 3 0 ，w a t e r - - s u r f a c t a n t m o l a rr a t i o ) ，1 8 0 0 , 4 ( v v ) v a b s t r a c t 1 - b u t a n o l 硒t h ec o - s u r f a c t a m 8 o ( v v ) a c e t o n i t r i l e ( a c n ) 1 5 ( v v ) h e p t a n e , a n da 6 0m o ll - lt r i s - ( h y d r o x y m e t h y l ) a m i n o m e t h a n ef t r i s ) b u f f e r , 弱d i s p e r s e dp h a s e l i n e a r r e l a t i o n s h i p s ( c o r r e l a t i o nc o e f f i c i e n t s ：0 9 9 6 1f o rc a r d a m o n i na n d0 9 9 9 1f o ra l p i n e t i n ) b e t w e e nt h ep e a l 【a 瑚sa n de o n c e n u a ：t i o no f t h et w oc o m p o u n d sw e f eo b t a i n e d ( 5 0 - 3 5 0 0 m g n 1 lf o rc a r d m n o n i na n d1 2 5 - - 3 5 0 0m g m lf o ra l p i n e t i n ) t h ed e t e c t i o nl i m i t s 0 表示分析物的保留园子值比较小，分 析物首先达到检测器，锄表示分析物的流出顺序正好相反在p i 旦粤时， 分析物可以得到较好的分离屯和方程( 1 9 ) 中最后一项相关： 如= 嚣 ( 1 1 1 ) 假设传统色谱中厶= 1 ，其溶质区带仅仅由流动相载着流向检测器。2 融n g 等人曾经证明，在正常的流出模式中，丸 1 ；在受限制的流出模式中，屯 l ； 而在反转的流出模式中，如 1 ( 如果p t 玉兰i 兰) 4 2 1 。 1 2 4 峰容量愀c a p a c i t y ) 根据文献报道，峰容量n 是色谱中一次运行所能分离的组分的最大数目 4 3 】。 c _ d d d i n g s 假设了一个与溶质和保留因子无关的恒定塔板数，并推导出一个可以得 到相当精确数值的方程： 。 删+ 巫4 电t ) i ，j ( 1 z 2 ) t l 是第一个溶质区带的迁移时间，而t 2 是最后一个溶质区带的迁移时间。在 m e k c 正常的流出模式中，t i 等于t o ，而如等于t 。，这也是因为所有的中性溶 质都必须在这个时间范围内洗脱出来。因而在正常的流出模式中，迁移窗口对峰 容量有直接的影响。m e k c 的其它流出模式中，对迁移时间没有设定基本的限制。 值得注意的是与保留因子不相关的恒定的塔板数，这在实践中是无法满足 9 兰州大学博士学位论文2 0 0 7王树民 的所以有些研究人员用分离数( s e p a r a t i o nn u m b s , s n ) 来取代峰容量【4 4 4 5 。分 离数被定义为分离度为1 1 7 7 时，两个碳原子分别为z 和z + l 的同系标准物( 这 里指正烷基苯基酮的两个同系物) 间能够分离的组分峰的数目分离数也与迁移 窗口密切相关，以s n 对保留因子作点图，正常的流出模式中或k 加接近无穷大 时的一个最大值即可得到这个最大值对胶束相的扩散是不可忽略的 与方程( 1 2 1 ) 相对的是。分离数考虑到了增加迁移时间时不同的谱带增宽。 k o l b 等人【4 5 】因此建议根据给出的z 范围内分离数来计算总峰容量 1 2 5 谱带展宽 溶质在毛细管内传送时有多个因素能造成谱带增宽，这些因素对塔板高度的 影响具有加和性。e & c 中的总塔板高度焚j 4 6 b h 妇= i - h + 妇k + h 岣+ 风+ h r ( 1 1 3 ) 式中，i k 、珏。h 。和i b 分别是轴向扩散，被胶柬溶解过程的吸附脱附动 力学，水相中胶柬闻的质量传递，柱闯质量传质和温度梯度对电泳速度的影响所 产生的塔板高 方程中的h l 、l 毛。、h 朝、l i c 、h t 分别由下列方程表述【l 】： 皿=兰! 堕主：型土 l + “k ) ( 1 1 4 ) = 意揣詈 ( 1 1 5 ) 【l + 瓯，o 弦x l + 素妇 、 肠= 2 ( 需蚓鲁 m 回 强。= 2 4 ( 1 ( d - _ t o + l t 驴“) 瓦k 0 萌b 2 矿b z f l 4 五：i i ：7 ( 1 1 7 ) 2 4 ( z ) 畸+ 七d 畔) 6 4 b 2 石4 c 2 y 。r 0 4 椰 7 方程( 1 1 2 ) 一( 1 1 5 ) 表明轴向扩散对塔板高的影响 4 6 】。m e k c 中的动力 学或非平衡过程主要归因子溶质在水相和胶束相的吸附和解附。根据方程( 1 1 5 ) 的预测动力学过程所产生的塔板高度随的增大而增加，随速率常数白的减小 而增大。方程( l 1 6 ) 表示胶束问扩散对塔板高的影响。胶柬间的扩散对塔板高 的贡献很小，尽管由于胶柬的布朗运动使胶柬间的距离有所夺动侣溶质存胶柬 1 0 第一章胶柬毛细管电动色谱理论及应用研究进展 间的扩散时在短时间内的相对位置认为是相对不变的方程( 1 1 7 ) 表示温度梯 度对塔板高的影响。f i r 正比于k ，因而正比于电场强度而与管的半径无关根 据方程( 1 1 7 ) ，t e r a b e 等人认为温度梯度对塔板高的贡献可以忽略【l l 】。 文献对m e k c 中的谱带增宽和塔扳数进行了相关讨论 4 6 - 5 0 而塔板数和 轴相扩散、进样体积、保留因子和分析物的极性大小相关由于胶柬的扩散系数 低于小分子的扩散系数，这表明在相同的条件下，m e k c 和c z e 具有相同或更 高的理论塔板数然而，对于疏水性强的分析物，其保留因子较大，在高场强条 件下的谱带展宽尚未研究清楚。为了得到高分离度，选择合适的缓冲溶液是必要 的，但是关键性的因素还不清楚实际工作中，为了得到更好的分离效率，可行 的办法是通过实验结果来验证和选择缓冲溶液。 1 2 6 时间窗口( m i g r a t i o nt i m e w i n d o w ) 在m e k c 正常的流出模式下，把方程1 3 引入方程1 9 来表示两个样品区带 之间的分离度 5 l 】。 足= 孚借脑 1t - t o t ”蓐 ( 1 嘞 式中i 是平均保留因子 、 方程( 1 1 8 ) 表明样品区带的分离度依赖于平均保留因子这点说明m e k c 比传统色谱更复杂。时间比率，o ，k 对分离度具有重要的影响。中性物质在毛和。 之间流出。因此，f o o 或其倒数k r o 主要被用来表征m e k c 中两相的表观速率 通常用时间窗1 ：3 来表示，o 如果k 趋于无限大，胶束相相当于传统色谱中的固定相下面方程坟七) 的 最大值为l 。 晦巨) 1 - t o i t , 忑 m - 在m e k c 的最早的研究中，t e r a b e 等人就曾意识到，当n ，a 和k 相同时， 可以通过m e k c 方法中的塔板数( 2 o x l 0 5 - 3 0 x 1 0 5 m ) 而得到补偿。两个溶质 兰州大学博士学位论文 2 0 0 7 王树民 区带间分辨率的方程与流出模式密切相关 在反转的流出模式中，方程1 2 0 是有效的 也= 雩( 剐i l + 舭t o l t k 习 m z 。， 而且在限制型流出模式中，方程1 2 1 是有效的 ， 疋= 孚( 譬) 皓) ( 1 + t o t 丙 m z t ， f o l e y 5 2 1 和g a r e i 【5 3 】已经证明在正常的流出模式中，当七= t 岛时，贝k ) 有极大值，但是，在反转的流出模式和限制型的流出模式中，当k 接近k 。时， 贝k ) 迅速增加【5 3 ，5 4 】。而在这里，假如k = k 凡溶质区带的速度是零。因此，在 这类模式中，即使选择性很差，也能得到很高的分离度。 构成胶束的表面活性剂类型与浓度、有机改性剂、p h 值、其他添加剂( 诸如 尿素和聚合物类物质) 都对时问窗口有影响。 1 2 7m e k c 中的电渗流 毛细管电泳的一个重要现象就是电渗流，它是指在电场作用下溶剂的流动。 电渗流来源于毛细管内表面的负电荷，这些负电荷导致了与双电层上相连的扩散 层的形成电渗流的线速度可以表示为【2 ，3 】： ，- - - - 三霹( 1 2 2 ) 4 x r 7 、7 电渗流不直接影响溶质区带展宽，但是通过影响溶质在毛细管内的迁移时 间，从而间接影响效率和分离度 5 7 1 。在电渗流的存在下，迁移速度和时间及理 论塔板数n 可表示为： v ：丝掣业0 2 3 ) t = ( i 2 4 ) ( ，抽+ ，却) 矿 、 ：垒丝壁! ! 1 0 2 5 ) 2 d 1 2 第一章胶柬毛细管电动色谱理论及应用研究进展 影响m e k c c g 渗流的因素包括p h 值、胶束浓度、添加剂及毛细管内壁的聚 合物涂层。 1 2 7 1 电渗流与p h 值的关系 o t s u k a 和t e r a b er s s 详细研究了s d 刚涩k c 分离缓冲p h 值对流动相和胶束 相速率的影响当p h 值在5 5 至9 0 时，肛相对保持不变；考察p h 值范围从3 0 到 7 0 的影响时发现，当p h 值低于5 5 ，m p h 值的降低而减小，但胶束相电泳速 率在整个p h 值范围内几乎保持不变且它的方向在p n 值等于5 0 时发生了改变，即 p h 值大于5 0 时，胶束相的迁移方向与电渗流一致，而p h 值低于5 0 时，二者相反： p h 值等于5 0 时胶束相的绝对速率和电渗流绝对速率是一样的。 1 2 7 2 电渗流与表面活性帮浓度的关系 m e k c 中所用胶柬的浓度值提高胶束浓度面单体浓度保持不变对，对于电 中性物质而言，其迁移时间一般随着胶柬含量的增而增大【5 9 】。对于离子表面活 性剂和熔融毛细管，表面活性剂的浓度并不明显的改变电渗流的大d 、 1 l ，6 0 1 当表面活性剂浓度远低于c m c 时，表面活性剂对电渗流只有很小的影响，因为此 时它们只是自由的表面活性剂分子；当浓度达到一半或三分之一的c m c 时，表面 集聚开始；当高于这个界限时，有一个从正常的e o f 到反转的e o f 的快速转换； 一旦胶束层在毛细管内壁充分形成，表面活性剂浓度的进一步增加对e o f 的大小 再无影响 1 2 7 3 添加剂对电渗流的影响 不同类型的添加剂用于m e k c 是为了提高柱效和选择性，其主要的目的是控 制电渗流，阻止吸附或引进额外的分离机理 常用的添加剂包括有机改性剂( 甲醇、乙醇、异丙酵 2 王及乙腈等) 、尿素、 溴化四丁基铵、四烃基铵 1 l ，6 l 】等 1 3m e k c 中胶束相的发展 兰州大学博士学位论文2 0 0 7 王树民 m e k c 中使用胶束作为假周定相。m e k c 的优点是胶柬相的组成和性质可 以容易的改变。最常用的是阴、阳离子表面活性剂。从构成胶柬的离子类型分为 阴离子、阳离子、非离子和两性离子表面活性剂有时利用混合胶束改变分析物 电泳行为是在使用单一表面活性剂不能分离复杂混合物时的一种常用的方法 1 3 1 离子表面活性剂 1 3 1 1 离子表面活性剂 s d s 是最常用的阴离子表面活性荆，具有较小的临界胶束浓度( c m c ，2 5 0 c 纯水中8 1 m m ) 6 3 增加表面活性剂浓度只提高胶束的浓度而构成胶束的单体 数目保持不变，中性分析物的迁移时间随胶束浓度的增大而变长，胶束浓度增大 相当于i - i p l c 中固定相体积的加大s d s 在不同溶液中的c m c 不同一般来说， 随着溶液中电解质的添加，c m c 是降低的。例如，2 5 0 c ，在1 0 0 m m 磷酸盐5 0 m m 硼砂( p h 值7 o ) 的溶液中s d s 的c m c 是2 9m m 【6 3 1 。此时表面活性剂的溶解 度小于c m c ，克拉费特点( k r a _ q t p o i n t ) 相当于1 6 。c 时s d s 在纯水中的溶解度 离子表面活性荆的反离子对选择性( s e l e e t i v i t y ) 有重要的影响 6 4 ，6 5 通过线 形自由能的研究，发现s d s 比其他表面活性剂是更强的氢键给体，因此s d s 更 倾向于与受体形成氢键 6 6 - 6 8 。相对强的氢键给体特征表明口一亚甲基上的氢更 易与分析物作用。 在s d s m e k c 中，最常用的改变选择性和分离度的方法是添加有机改性剂 和环糊精( c d ) 。有机改性剂主要是甩来降低保留因子和增大时阗窗口。甲醇 和乙腈表现出不同的影响当少量的疏水性较强的有机改性剂，如正己醇、环己 醇和2 己酵，添加到缓冲中，最重要的变化体现在选择性方面 6 9 - 7 1 。c d 特剐 适合于分离芳香族异构体和手性化合物。c d - m e k c 适合分离中性的手性化合 物。其他的烷基链状阴离子表面活性剂使用的相对于s d s 比较少。 十六烷基三甲基溴化铵( c m 钮) 是最常用的阳离子表面活性剂，主要用来 修饰毛细管表面，而不是用来形成胶束，可能是因为它在短波长处有较强的紫外 吸收。然而，c r a b 或其对应的氯化物( c 1 a c ) 与阴离子表匾活性烈有着不同 的选择性根据线性自由能的研究【6 9 - 7 1 ，c t a b 既是氢键的给体也是受体。 c t a b 替代s d s 使用可以作为改变选择性的一种变换。 1 4 第一章胶柬毛细管电动色谱理论及应用研究进展 1 3 1 2 非离子和两性离子表面活性剂 s w c d b 凹g 7 2 首次使用非离子表面活性剂作为假固定相来增强毛细管电 泳中的选择性在传统的m e k c 中，非离子表面活性剂自身不能形成电泳淌度， 但是非离子表面活性剂形成的胶束可以分离带电荷的物质，特别是结构相近的肽 类物质【7 3 ，7 4 1 。非离子胶柬可以看作是m e k c 的延伸这种技术适于肽类物质 的m s 检测 非离子表面活性剂也可以与离子表面活性剂一起使用。大部分非离子表面 活性剂有乙氧基官能团，因此非离子表面活性剂和阴离子表面活性剂形成的混 合胶束有不同于阴离子表面活性剂胶束的选择性 两性离子表面活性剂在m e k c 中使用的不多，但是当两性离子表面活性剂 用于混合胶束或者修饰胶束时是很有意义的，由于它们有与其他表面活性剂明显 不同的选择性 1 - 3 3 大分子表面活性剂 大分子表面活性剂( 又称高分子量表面活性剂) 同小分子量表面活性剂相 比具有几个优势大分子表面活性剂的c m c 是零，因此不受温度和缓冲溶液组 成的影响而制备浓度准确的胶束和s d s 胶束相比。恒定的胶束浓度可以保证 迁移时问和峰面积良好的重现性 7 5 1 “ 在m e k c 半充满技术( p f m e k c ) 中，零c m c 也是一种优势。当s d s 用 于p f m e k c ，s d s 胶束在胶柬区带和水相界面会分解出单体，界面有变宽趋势 然而，大分子表面活性剂用于p f m e k c ，由于单个大分子表面活性剂分子形成 一个胶束，所以胶束区带和水相界面保持尖锐。当m s 检测器和p f m e k c 联用， 能够体现出p f m e k c 是很有潜力的技术【7 6 1 大分子表面活性剂零c m c 的另一 个优势表现在m e k c 中在线样品浓度高【7 7 】在m e k c 样品堆积技术中，样品 溶解在水中而且进样体积大。当加压后，样品堆积出现在胶束区带和水相界面， 由于场强放大，样品区带中的胶束快速通过。所以，在样品堆积过程中，样品区 带中胶束的浓度是比较低的如果样品区带中表面活性剂浓度低于c m c ，则不 会发生堆积。然而在大分子表面活性剂即使在浓度较低的情况下，大分子表面活 性剂也能够和样品组分匹配。实际上，使用大分子表面活性剂比使用s d s 的堆 积效率高但缺点是大分子表面活性剂较低的化学纯度。 1 5 兰州大学博士学位论文2 0 0 7王树民 1 3 4 手性表面活性剂 胆汁盐是天然离子型的手性表面活性剂【7 8 8 2 】，既有疏水基也有亲水基，并且他们 的亲水基能形成手性胶束用于m e k c 的胆汁盐有胆酸钠、牛黄胆酸钠、脱氧胆酸钠、 牛磺胆酸钠和牛磺脱氧胆酸钠用于m e k c 的手性表面活性剂还有氮基酸或氮基酸衍生 物常用的表面活性剂见表1 2 表1 2 胶束体系中使用豹挪分表蕊话性荆 t a b l e1 2s u r f a c t a n t su s e di nt h em i e e l l a rs y s t e m s a n i o n i ci q 凼c t a n 缸 s 耐i nd o d e e y ls u l f a t e ( s d s ) 5 - h y c h o x y m e t h y l - 2 - f u r a l d e h y d e 1 0 0 【8 3 】 a n d2 - f i r a l d e h y d ei nf r u i t j u i c e s u b s t i t u t e dp u r i n e s ， 5 0 i s 4 1 t h c - c o o hi nu r i n e 7 5 i s s t h e o p h y l l i n em e t a b o l i t e s 2 0 0 【拍】 t h i o p c n t a li nm a n dp l a s m a 5 0 【8 7 】 t r i a z i n eh e r b i c i d e s2 5 【8 8 1 t r i c h l o r o b i p h e n y l s 1 0 0 6 0m m t - c d + 2m u r e a 【8 9 】 p o r p b y r i n si nu r i n e1 5 0 跚l s o d i u mn - l a u r o y i - n - m e t h y l t a u r a t e o , m t ) c o l dm e d i c i n e s ， 1 0 0 【9 1 】 s o d i u m t r i o x y e t h y l e n e i 时i e t h e ra c e t a t e ( e c t ) c o l dm e d i c i n e s 。1 0 0 【9 i 。叼 s o d i u m d j o x y e t h y l e n eh u r y l 蔓二皇壁塞墨塑笪皇垫鱼堂望堡墨壅旦堕塑鲞墨 e t h e r s u l f a t e ( s b l ) c o l dm e d i c i n e s i o o s o d i u mt e t r a d e c e n es u l f o n a t e ( o s d 钔 c o l dm e d i c i n e s l s o d i u mo c t y ls u l f a t e ( s o 鼬 c a t e c h o l a m i n e s5 - 4 0 m a g n e s i u md o d e c y t s u l f a t e 删【印s ) d a g o m a i i c s 5 0 d i s o d i u m & 1 2 - b i s ( d o d e e y l o x 驴n e t h y l ) - 4 , 7 , 1 0 ，1 3 - t e t r a o x a - 1 ，1 6 - h e x a d e c a n e d i s u j p h o n a t e ( d n t d ) n a p h t h a l e n ed e r i v a t i v e s 1 0 c a l t o n k