无机基质高效色谱填料

1、无机基质高效色谱填料微孔型微孔型 大孔型大孔型微孔微孔微孔微孔薄膜型薄膜型 表面多孔型表面多孔型离子交换层离子交换层惰性核惰性核惰性核惰性核离子交换剂硅胶层涂覆离子交换剂硅胶层涂覆实 心 微 球全 孔 微 球灌 注 微 粒固 定 相 外 壳固 体核扩 散 孔通 孔HPLCHPLC中常用的几种微粒类型中常用的几种微粒类型l硅胶硅胶l可控孔径玻璃可控孔径玻璃l其它：氧化铝、氧化锆、氧化钛、其它：氧化铝、氧化锆、氧化钛、碳和石墨微球。碳和石墨微球。l制备制备: :制成适宜的球形或无定形颗制成适宜的球形或无定形颗粒粒, ,化学键合或涂层法改性。化学键合或涂层法改性。一一. .硅胶硅胶: :表面含丰富硅

2、醇基或硅羟基表面含丰富硅醇基或硅羟基, , 可化学键合或改可化学键合或改性性; ; 表面存在大量物理吸附水表面存在大量物理吸附水, ,增加处理或修饰复增加处理或修饰复杂性。杂性。1.1.化学性质化学性质: :多孔二氧化硅多孔二氧化硅l化学性质稳定化学性质稳定,pH,pH适应范围适应范围1-91-9，安全，安全pHpH范围为范围为2-82-8。晶型二氧化硅晶型二氧化硅表面可能仅有自由硅羟基；表面可能仅有自由硅羟基；无定形硅胶无定形硅胶则有自由硅羟基、邻位硅羟基、氢则有自由硅羟基、邻位硅羟基、氢键结合水或物理吸附水。键结合水或物理吸附水。SiOH自由硅羟基双硅羟基OHSi缔合硅羟基OHSi表面金属

3、内部金属（活化硅羟基）OHSiOHSiOHMMHPLC硅胶担体的表面硅胶担体的表面l物理吸附水的去除物理吸附水的去除-是硅胶衍生反应中不可或缺的一步是硅胶衍生反应中不可或缺的一步。因为物理吸附水与硅羟基竞争硅烷化试因为物理吸附水与硅羟基竞争硅烷化试剂的反应剂的反应, ,可能引起键合率的降低和非特可能引起键合率的降低和非特异性吸附的增加异性吸附的增加, ,降低填料的性能。降低填料的性能。l一般通过一般通过加热或真空下热处理加热或真空下热处理去除去除物理吸附水。物理吸附水。2.2. 物理性质物理性质: : 颗粒的形状大小、孔的结构、孔径及其颗粒的形状大小、孔的结构、孔径及其分布、总孔容、比表面积、

4、高机械强度分布、总孔容、比表面积、高机械强度20468101214161820222426保留时间（min）1234123检测器响应A型硅胶Zorbax-ODS二甲基-C18B型硅胶Zorbax Rx-C18二甲基-C181、多虑平 0.125ug2、去甲丙咪嗪 0.25ug3、阿米替林 0.25ug4、三甲丙咪嗪 0.25ug以以A A型与型与B B型硅胶担体的色谱柱分离三环抗抑郁药的比较型硅胶担体的色谱柱分离三环抗抑郁药的比较色谱柱：色谱柱：15150.46 cm0.46 cm；流动相：乙腈磷酸钠缓冲液（；流动相：乙腈磷酸钠缓冲液（3030：7070），），p p H2.5+H2.5+三乙

5、胺与三氟醋酸各三乙胺与三氟醋酸各0.2%0.2%；流速：；流速：；40400 0C C；254nm254nm检测；进样检测；进样5L5L。 A A型：纯度不高的酸性硅胶型：纯度不高的酸性硅胶B B型：高纯度的弱酸性硅胶型：高纯度的弱酸性硅胶3.3.多孔硅胶的制法多孔硅胶的制法: :l将水玻璃将水玻璃( (硅酸钠水溶液硅酸钠水溶液) )酸化酸化, ,形成形成SiOSiO2 2胶体溶液胶体溶液, ,以各种方法聚集成球形以各种方法聚集成球形粒子粒子, ,并转化成干胶并转化成干胶; ;l另外另外, ,也可利用正硅酸酯的缩聚和也可利用正硅酸酯的缩聚和SiOSiO2 2气溶胶水溶液喷雾干燥法。气溶胶水溶液

6、喷雾干燥法。粒度分布及杂质的控制是难点！粒度分布及杂质的控制是难点！l尿素、甲醛相分离聚合尿素、甲醛相分离聚合：将适宜浓度的：将适宜浓度的硅溶胶与一定比例的尿素和甲醛配成水溶液，硅溶胶与一定比例的尿素和甲醛配成水溶液，搅拌均匀令其产生缩聚反应。待反应进行到一搅拌均匀令其产生缩聚反应。待反应进行到一定程度后，便会产生相分离而从水溶液中沉淀定程度后，便会产生相分离而从水溶液中沉淀出出聚集硅微珠聚集硅微珠与与尿素甲醛树脂尿素甲醛树脂的复合球。将的复合球。将这种复合球收集、洗涤并在高温炉中煅烧，令这种复合球收集、洗涤并在高温炉中煅烧，令树脂分解逸去，剩下的就是多孔硅胶微球，其树脂分解逸去，剩下的就是多

7、孔硅胶微球，其直径可以控制在直径可以控制在4 45 5m m或或7 78 8m m之间。通过二之间。通过二次缩聚反应，直径可加大到次缩聚反应，直径可加大到1515m m。二二. .可控孔径玻璃可控孔径玻璃: :l含硼的含硼的NaNa2 2O-BO-B2 2O O3 3-SiO-SiO2 2系玻璃系玻璃, ,热处理时热处理时会相分离，生成会相分离，生成溶于酸的溶于酸的NaNa2 2O-BO-B2 2O O3 3相及相及不溶于酸的不溶于酸的高硅相。以酸处理的方法，高硅相。以酸处理的方法，将酸可溶相浸析出来将酸可溶相浸析出来, ,剩下的高硅相就成剩下的高硅相就成了可控玻璃了可控玻璃(SiO(SiO2

8、 2) )。l控制玻璃的组成及处理条件可控制生成控制玻璃的组成及处理条件可控制生成可控孔径玻璃的孔径、孔容及比表面积。可控孔径玻璃的孔径、孔容及比表面积。1.1.化学性质化学性质: :l表面具有游离硅羟基表面具有游离硅羟基, ,可以通过各种化学可以通过各种化学修饰而得到不同官能团的表面修饰而得到不同官能团的表面。l缺点：游离硅羟基可能导致非特异性吸缺点：游离硅羟基可能导致非特异性吸附及蛋白质失活附及蛋白质失活; ;适应的适应的pHpH范围有一定的范围有一定的局限局限; ;制造成本较高。制造成本较高。2.2.物理特性物理特性: :l机械强度高机械强度高, ,可耐受剧烈、反复的处理和可耐受剧烈、反

9、复的处理和操作，耐压力强。操作，耐压力强。l孔径分布窄而均匀。孔径分布窄而均匀。3.3.制造制造: :l采用普通玻璃制造工艺：采用普通玻璃制造工艺：精细选择并控精细选择并控制适宜的相分离温度与时间制适宜的相分离温度与时间。孔径一。孔径一般控制在般控制在25nm25nm到到100nm100nm为宜。为宜。三、其它三、其它氧化铝：主要是氧化铝：主要是AlAl2 2O O3 3, ,作为色谱固定相，作为色谱固定相，主要用于小分子有机物等的分离。限制主要用于小分子有机物等的分离。限制其应用的因素在于其难以像其应用的因素在于其难以像SiOSiO2 2那样通那样通过键合而得到适应不同分离模式的固定过键合而

10、得到适应不同分离模式的固定相。相。氧化锆：利用与硅胶键合相类似的方法，氧化锆：利用与硅胶键合相类似的方法，可以对其进行表面修饰。可以对其进行表面修饰。一、表面硅羟基的化学修饰（主要途一、表面硅羟基的化学修饰（主要途径）：径）：1 1、氯化反应：可以将硅羟基转化成硅氯基，、氯化反应：可以将硅羟基转化成硅氯基，硅氯基性质活泼可以与各种化合物反应硅氯基性质活泼可以与各种化合物反应而引入相应的基团。这种方法引入的基而引入相应的基团。这种方法引入的基团是单分子层的，具有较好的传质能力团是单分子层的，具有较好的传质能力和色谱性能，但成本较高。和色谱性能，但成本较高。2 2、氯硅烷与硅羟基的反应：、氯硅烷与

11、硅羟基的反应：l通过氯硅烷可以将各种烷基链引入硅胶通过氯硅烷可以将各种烷基链引入硅胶表面。氯硅烷包括一氯代型，二氯代型表面。氯硅烷包括一氯代型，二氯代型和三氯代型等。和三氯代型等。 3 3、通过烷氧基硅烷与硅羟基的反应：、通过烷氧基硅烷与硅羟基的反应：l烷氧基硅烷与硅胶进行缩合反应，使硅烷氧基硅烷与硅胶进行缩合反应，使硅胶表面带上环氧基或氨基等基团，在此胶表面带上环氧基或氨基等基团，在此基础上可以很方便地进一步进行反应或基础上可以很方便地进一步进行反应或修饰。这一键合反应可以在水相，也可修饰。这一键合反应可以在水相，也可以在有机介质中进行。以在有机介质中进行。Si-OHCl-Si(CH3)2R

12、Cl3SiR(Eto)3SiRa+cSi-O-Si(CH3)2RbSi-OHSi-OHSi-OHSi-OHSi-OSi-OSi-OSi-O+SiClRSi(OEt)R（a a）表面硅羟基与氯二甲基硅烷的反应；）表面硅羟基与氯二甲基硅烷的反应；（b b）表面硅羟基与三官能团硅烷的反应；）表面硅羟基与三官能团硅烷的反应；（c c）表面硅羟基与三官能团烷基硅烷的反应）表面硅羟基与三官能团烷基硅烷的反应A、纵向交联B、横向交联C、单体（二甲基-取代）D、单体（空间保护）SiOOHSiSiSiSiSiOOHOSiOSiOHSiOHOSiSiOHOOHOHSiOSiSiSiSiSiOOSiOOOOOOOO

13、OOSiSiSiSiSiSiSiSiOSiSiSiSiSiOHOOSiOHSiSiOHSiSiSiSiOHOSiSiSiOSiOH与硅胶担体共价键合硅烷的各种类型与硅胶担体共价键合硅烷的各种类型二、包敷与涂层：二、包敷与涂层：l可通过不同的途径制备稳定的聚合物涂可通过不同的途径制备稳定的聚合物涂层。层。常常将选择的聚合物、寡聚物或单体以适将选择的聚合物、寡聚物或单体以适宜溶剂制成溶液，均匀分布于无机基质的全宜溶剂制成溶液，均匀分布于无机基质的全部表面上，蒸去溶剂后，令高聚物或单体聚部表面上，蒸去溶剂后，令高聚物或单体聚合，形成致密的聚合物涂层。合，形成致密的聚合物涂层。l亦可亦可将将含双键的聚

14、合物含双键的聚合物涂于硅胶表面，使其涂于硅胶表面，使其表面带上双键，使其于表面带上双键，使其于随后涂敷上去的第二随后涂敷上去的第二单体单体进行共聚。进行共聚。1.1.还可以还可以将含有双键的不饱和聚合物涂于硅胶将含有双键的不饱和聚合物涂于硅胶表面，以表面，以自由基引发进一步交联自由基引发进一步交联，以获得理，以获得理化性质更稳定的涂层。化性质更稳定的涂层。三、整体修饰：三、整体修饰：l指利用具有不同官能团的指利用具有不同官能团的卤代硅烷卤代硅烷或或烷烷氧基硅烷氧基硅烷的水解、缩聚反应，直接制出的水解、缩聚反应，直接制出空间交联型、含不同空间交联型、含不同R R基的硅胶。基的硅胶。四、硅烷化试剂

15、：四、硅烷化试剂：l氯硅烷：氯硅烷：容易和空气中微量水反应，放容易和空气中微量水反应，放出出HClHCl气，对环境造成危害。气，对环境造成危害。l烷氧基硅烷：对环境和人体的危害性小。烷氧基硅烷：对环境和人体的危害性小。广泛应用。广泛应用。l正相色谱填料正相色谱填料l反相色谱填料反相色谱填料l凝胶过滤色谱填料凝胶过滤色谱填料l高效离子交换色谱填料高效离子交换色谱填料l高效亲和色谱填料高效亲和色谱填料l高效疏水色谱填料高效疏水色谱填料l液相色谱分正相和反相色谱液相色谱分正相和反相色谱（依据相间的相（依据相间的相对极性）对极性） 正相：固定相极性大于流动相极性，正相：固定相极性大于流动相极性， 适用

16、于非极性至中等极性的中小分子适用于非极性至中等极性的中小分子化合物的分离，如脂溶性维生素、甾体化合物的分离，如脂溶性维生素、甾体激素、医药等的分离分析。激素、医药等的分离分析。 反相：固定相极性小于流动相极性。反相：固定相极性小于流动相极性。l正相色谱正相色谱液固吸附色谱液固吸附色谱柱填料：吸附剂，表面分布有活性吸附位柱填料：吸附剂，表面分布有活性吸附位点；点；竞争吸附：溶剂溶质分子，溶质溶质竞争吸附：溶剂溶质分子，溶质溶质分子分子 柱内保留时间差异柱内保留时间差异 物质分离！物质分离！1.1.硅胶硅胶 吸附色谱中吸附色谱中最常用最常用。但样品呈碱性时，。但样品呈碱性时，会造成严重吸附，溶质峰

17、拖尾或难以洗会造成严重吸附，溶质峰拖尾或难以洗脱，脱，可选用可选用AlAl2 2O O3 3。 AlAl2 2O O3 3对于不饱和化合物，特别是芳香对于不饱和化合物，特别是芳香族化合物多核芳烃的保留能力较强，芳族化合物多核芳烃的保留能力较强，芳香异构体可得到良好分离。香异构体可得到良好分离。l硅胶硅胶 100-200100-200目目l2.5KG 2.5KG l生产商生产商:Fisher :Fisher l产品价格产品价格:4500:4500元（元（RMBRMB）化学键合固定相：化学键合固定相：2.2.极性键合相填料极性键合相填料键合固定相类型：键合固定相类型：用来制备键合固定相的载体，几乎

18、都用用来制备键合固定相的载体，几乎都用 a. a. 硅氧碳键型：硅氧碳键型： Si SiOOC C b. b. 硅氧硅碳键型：硅氧硅碳键型：Si SiOOSi Si C C 稳定，耐水、耐光、耐有机溶剂，应用最广；稳定，耐水、耐光、耐有机溶剂，应用最广； c. c. 硅碳键型：硅碳键型： Si SiC C d. d. 硅氮键型：硅氮键型： Si SiNN键合固定相的制备键合固定相的制备（l l）硅酸酯（）硅酸酯（Si Si一一OROR）键合固定相）键合固定相, , 最最先用于液相色谱。用醇与硅醇基发生酯先用于液相色谱。用醇与硅醇基发生酯化反应：化反应： Si Si0H0HROHSiROHSiO

19、RORH H2 20 0 这类键合固定相的有机表面是一些单体，这类键合固定相的有机表面是一些单体，具有良好的传质特性具有良好的传质特性, ,但这些酯化过的硅但这些酯化过的硅胶填料易水解且受热不稳定，因此仅适胶填料易水解且受热不稳定，因此仅适用于不含水或醇的流动相。用于不含水或醇的流动相。 共价键键合固定相不易水解，并且热稳共价键键合固定相不易水解，并且热稳定较硅酸酯好。缺点是格氏反应不方便；定较硅酸酯好。缺点是格氏反应不方便；当使用水溶液时，必须限制当使用水溶液时，必须限制pHpH在在4 48 8范围范围内。内。OHSiSO Cl2ClSi+HgBrSiSiNHCH2CHNH2H2NCH2CH

20、2NH2（2 2）Si SiC C或或Si Si一一NN共价键合固定相制备反应如下：共价键合固定相制备反应如下： （3）硅烷化（硅烷化（Si SiOOSi SiC C）键合固定）键合固定相相制备反应如下：制备反应如下： OHSiClSiR3+SiO(ROSiR3)SiR3+ HCl这类键合固定相具有热稳定好，不易吸这类键合固定相具有热稳定好，不易吸水，耐有机溶剂的优点。能在水，耐有机溶剂的优点。能在7070以下，以下，PH=2PH=28 8范围内正常工作，应用较广泛。范围内正常工作，应用较广泛。l非极性固定相，极性流动相非极性固定相，极性流动相l在色谱的应用中，反相模式占在色谱的应用中，反相模式占5757。l品种繁多，性质各异。品种繁多，性质各异。l市场主流：无机材料为基质制备的填料市场主流：无机材料为基质制备的填料l在硅胶基质的填料中，以键合有在硅胶基质的填料中，以键合有C C1818、C C8 8、C C4 4及及C C3 3的球形、全多孔填料最常见。的球形、全多孔填料最常见。l参见参见P P239239：表：表11116 6；P P242242244244：表：表11117 7。自学！自学！请注意掌握几个要点：请注意掌握几个要点：l色谱的分离原理色谱的分离原理l色谱填料的种类与性能色谱填料的种类与性能l色谱填料的制备色谱填料的制备常见的