液相色谱固定相种类、性质、选择原则和适用范围课件

液相色谱固定相种类、性质、选择原则和适用范围主要内容基质及其种类1硅胶2氧化铝3聚合物4化学键合固定相5CompanyLogo基质及其种类

基质（担体）无机物基质：刚性大，在溶剂中不容易膨胀。有硅胶、羟基磷灰石、石墨化碳、氧化铝、氧化钛以及氧化锆等金属氧化物[1]有机聚合物基质

：刚性小、易压缩，溶剂或溶质容易渗入有机基质中，导致填料颗粒膨胀，结果减少传质，最终使柱效降低。主要有交联苯乙烯-二乙烯苯、聚甲基丙烯酸酯。[1]XueZD,HeF,FengYQ.WuhanUniversityJournal,2002,48(2):142CompanyLogo基质及其种类硅胶氧化铝聚合物基质的种类CompanyLogo硅胶

性质：硅胶是HPLC填料中最普遍的基质。硅胶除了具有良好的机械强度、容易控制的孔结构和比表面积、较好的化学稳定性和热稳定性以及专一的表面化学反应等优点外[2],还有一个突出的优点就是其表面含有丰富的硅羟基,这是硅胶可以进行表面化学键合或改性的基础[3]。缺点是在碱性水溶性流动相中不稳定。[2]KamaharaM,NakamuraH,NakajimaT.AnalSc,i1989,5:485[3]WangJD,ShangZH,YuYL.MethodofHighEfficientLiquidChromatography.Beijing:ChinaPetroleumandChemistryPress，1992:107适用范围：硅胶基质填料适用于广泛的极性和非极性溶剂。通常，硅胶基质的填料推荐的常规分析pH范围为2~8。

CompanyLogo硅胶

1.高纯度的多孔球形硅胶基质全多孔球形硅胶的制备步骤:反应凝胶老化洗涤浸泡干燥焙烧[4]。制备方法分为四类:堆砌硅珠法[5]、两相法[6]、喷雾干燥法[7]和生物囊法[8]。[4]YangXL,WangJD,XiongBH.ChineseJournalofchromatography,2000,18(4):308[5]LuZR.ChemicalReagents,1995,17(5):279[6]UngerK,ShickKalbJ,PatG.Ger2155281,1971[7]BergnaHE,KirklandJJ.US4131542,1978[8]LiXH.[PhDDissertation].Beijing:InstituteofChemistry,CAS,1994[9]LuZR.ChemicalReagents(陆志仁.化学试剂),1995,17(5):279图1堆砌硅珠法生产硅胶的流程图[9]CompanyLogo硅胶

4.2大环手性固定相Hirose等[15,16]

制备了含有1苯基1,2乙二醇和1苯基1,2环己二醇手性单元的苯并18冠6手性固定相,对一些氨基酸和脂肪胺进行了拆分。Farkas等[17]

合成了吡啶并18冠6手性固定相,拆分了萘乙胺、苯丙氨酸及丙氨酸和蛋氨酸的衍生物。4.3刷型手性固定相Pirkle研究小组先后制备了∏酸型的(R)－苯甘氨酸的二硝基苄酰(简称DNB)衍生物CSP(DNB－PGCSP)和(R)亮氨酸的DNB衍生物CSP(DNBLeucineCSP)。这一类型固定相被称为第二代刷型手性固定相,它们能拆分很多带有烷基、醚基或氨基取代的给电子芳香环的对映体。[15]HiroseK,NakamuraT,NishiokaR,UeshigeT,TobeaY.TetrahedronLetters,2003,44(8):1549[16]HiroseK,YongzhuZ,NakamuraT,NishiokaR,UeshigeT,TobeY.JChromatogrA,2005,1078:35[17]ViktorF,TundeT,GyorgyO,PeterH,MikloH.Tetrahedron:Asymmetry,2006,17(12):1883CompanyLogo硅胶

5.硅胶基质键合离子色谱固定相5.1硅胶基质键合阴离子色谱固定相5.2硅胶基质键合阳离子色谱固定相5.3阴阳离子同时分离的硅胶基质固定相5.4离子液体修饰的硅胶基质离子色谱固定相把甲基咪唑[18]键合在经过γ－氯丙基三甲氧基硅烷试剂硅烷化后的硅胶上制备了一种离子液体键合硅胶固定相,键合步骤如图3所示。该固定相是一种强阴离子交换固定相,能够很好地对无机、有机阴离子进行分离,分离度大,柱效高。图3.N－甲基咪唑键合硅胶色谱固定相的制备[18][18]QiuHD,JiangSX,LiuX.JChromatogrA,2006,1103:265CompanyLogo5.5硅胶整体柱离子色谱固定相Xu等[19]

则将十二烷基硫酸锂(Li－DS)涂敷在C18硅胶整体柱上,快速分离了雨水中的H+,Mg2+

和Ca2+

。Lucy等[20]采用涂敷有表面活性剂十二烷基二甲基溴化铵(DDAB)的短的(0.5~1cm)硅胶整体柱,用于低压下常见无机阴离子的分离。6.硅胶基质无机改性的色谱固定相敦惠娟等[21,22]

利用LbL－SA方法在多孔硅胶微球表面组装多层纳米氧化锆颗粒,制备了比表面积为172.53m2/g、孔体积为0.3784cm3/g、具有良好化学稳定性ZrO2/SiO2

核－壳型色谱填料,并对其进行了表征。[19]XuQ,MoriM,TanakaK,IkedoM,HuWZ.JChromatogrA,2004,1026:191[20]PelletierS,LucyCA.JChromatogrA,2006,1118:12[21]DunHJ,SongXQ,WeiY,LiYM,ChenLR.ChemicalJournalofChineseUniversities(敦惠娟,宋秀芹,魏雨,李永民,陈立仁.高等学校化学学报),2003,24(12):2192[22]DunHJ,ZhangWQ,WeiY,SongXQ,LiYM,ChenLR.AnalChem,2004,76:5016硅胶

CompanyLogo硅胶

ZrO2/SiO2

的制备工艺为:(1)将酸化过的色谱用SiO2

球浸入到十二烷基硫酸钠(SDS)表面活性剂溶液中,待在SiO2

球表面组装一层有机单分子膜后取出,洗去表面物理吸附成分,干燥。(2)将已被膜包覆的SiO2

球放入氧化锆溶胶中,磁力搅拌3h后分离,用去离子水充分洗涤,干燥。重复进行(1)、(2)步骤多次。(3)将制备的ZrO2/有机膜/SiO2

球在一定温度下焙烧后得ZrO2/SiO2

核－壳型色谱填料,制备工艺示意图见图4。图4表面多层纳米氧化锆包覆硅球的制备步骤[23][23]DunHJ,ZhangWQ,WeiY,SongXQ,LiYM,ChenLR.AnalChem,2004,76:5016CompanyLogo性质：具有与硅胶相同的良好物理性质，也能耐较大的pH范围。它也是刚性的，不会在溶剂中收缩或膨胀。但与硅胶不同的是，氧化铝键合相在水性流动相中不稳定。不过现在已经出现了在水相中稳定的氧化铝键合相，并显示出优秀的pH稳定性。

氧化铝CompanyLogo聚合物性质：

以高交联度的苯乙烯-二乙烯苯或聚甲基丙烯酸酯为基质的填料是用于普通压力下的HPLC，它们的压力限度比无机填料低。苯乙烯-二乙烯苯基质疏水性强。使用任何流动相，在整个pH范围内稳定，可以用NaOH或强碱来清洗色谱柱。甲基丙烯酸酯基质本质上比苯乙烯-二乙烯苯疏水性更强，但它可以通过适当的功能基修饰变成亲水性的。这种基质不如苯乙烯-二乙烯苯那样耐酸碱，但也可以承受在pH13下反复冲洗。CompanyLogo

适用范围：

聚合物基质广泛用于分离大分子物质。

聚合物交联聚苯乙烯

交联聚苯乙烯微球是应用最为广泛的一种有机基质色谱固定相具有不溶解于各种有机溶剂在pH为1~14的溶剂环境中具有很高的化学稳定性及介质表面不存在自由离子等优良特性。固定相合成：将7.0g氯甲基化聚苯乙烯树脂用10ml四氢呋喃溶胀1h然后加入40ml乙二胺在70℃反应24h反应物冷却后抽滤洗涤干燥得到乙二胺树脂I，称取乙二胺树脂3.5g,80ml含2%δ―葡萄糖酸内脂的乙醇溶液一起加入反应瓶中80℃下反应24h抽滤并依次用甲醇水洗涤得到排阻色谱固定相II。[24][24]卫引茂,陈强,姜波,耿信笃.以氯甲基聚苯乙烯为基质的新型排阻色谱固定相的合成及在生物大分子分离中的应用[J].离子交换与吸附,2000,16(5):441~448CompanyLogo聚合物

该微球表面呈现强的疏水作用作为固定相可直接应用于反相色谱和以有机溶剂为流动相的排阻色谱中如用于以盐水为流动相的排阻色谱分离就必须对其表面进行化学改性.键合相制备过程[24]

：P－CH2Cl+H2NCH2CH2NH2→P―CH2NHCH2CH2NH2+HCl┌──

O───┐

(I)(I)+OC(CHOH)3CHOCH2OH→P―CH2NHCH2CH2NHCO(CHOH)4CH2OH(II)

P表示树脂骨架[24]卫引茂,陈强,姜波,耿信笃.以氯甲基聚苯乙烯为基质的新型排阻色谱固定相的合成及在生物大分子分离中的应用[J].离子交换与吸附,2000,16(5):441~448CompanyLogo聚合物图5是当流动相从纯水向纯THF变化时未改性(a)和键合了δ―葡萄糖酸内酯的聚氯甲基苯乙烯色谱柱(b)的柱压降随时间的变化图。未改性的色谱柱在流动相组成变化过程中柱压变化很大说明了填料的溶胀程度较大。由图可知，改性树脂在水中的溶胀能力增强。图5.聚氯甲基苯乙烯色谱柱的柱压降随时间的变化图[24]

[24]卫引茂,陈强,姜波,耿信笃.以氯甲基聚苯乙烯为基质的新型排阻色谱固定相的合成及在生物大分子分离中的应用[J].离子交换与吸附,2000,16(5):441~448CompanyLogo聚合物图6是β―Lact、Myo和Fer在II树脂固定相上保留时间与流动相中硫酸钠浓度的关系可以看出三种蛋白质在硫酸钠度为0~0.50mol/L范围内保留时间几乎没有变化这进一步证实了前述的蛋白质与固定相之间静电作用力和疏水作用均很弱的结论表明合成的II型SEC柱接近于理想的SEC柱。图6：β―Lact、Myo和Fer在II树脂固定相上保留时间与流动相中硫酸钠浓度的关系[24]

[24]卫引茂,陈强,姜波,耿信笃.以氯甲基聚苯乙烯为基质的新型排阻色谱固定相的合成及在生物大分子分离中的应用[J].离子交换与吸附,2000,16(5):441~448CompanyLogo聚合物图7是铁蛋白β―乳球蛋白和细胞色素―C在以Tris缓冲液为流动相固定相为II型树脂的SEC分离图，三种蛋白质的分子量依次为440,00035,000和12,000道尔顿三种蛋白质的洗脱次序与分子量大小的次序一致表明蛋白在II型固定相上的分离遵循排阻色谱分离机理。图7是铁蛋白β―乳球蛋白和细胞色素―C在以Tris缓冲液为流动相固定相为II型树脂的SEC分离图1.Fer；2.b-Lact;3.Cyt-C[24][24]卫引茂,陈强,姜波,耿信笃.以氯甲基聚苯乙烯为基质的新型排阻色谱固定相的合成及在生物大分子分离中的应用[J].离子交换与吸附,2000,16(5):441~448CompanyLogo基质的选择硅胶基质：用