[科普中國(guó)]-高壓液相色譜分析

高壓液相色譜特點(diǎn)高壓

液相色譜法以液體為流動(dòng)相（稱為載液），液體流經(jīng)色譜柱，受到阻力較大，為了迅速地通過(guò)色譜柱，必須對(duì)載液施加高壓。一般可達(dá)150～350×105Pa。

高速流動(dòng)相在柱內(nèi)的流速較經(jīng)典色譜快得多，一般可達(dá)1～10ml/min。高效液相色譜法所需的分析時(shí)間較之經(jīng)典液相色譜法少得多，一般少于1h。

高效近來(lái)研究出許多新型固定相，使分離效率大大提高。

高靈敏度高效液相色譜已廣泛采用高靈敏度的檢測(cè)器，進(jìn)一步提高了分析的靈敏度。如熒光檢測(cè)器靈敏度可達(dá)10-11g。另外，用樣量小，一般幾個(gè)微升。

適應(yīng)范圍寬氣相色譜法與高效液相色譜法的比較：氣相色譜法雖具有分離能力好，靈敏度高，分析速度快，操作方便等優(yōu)點(diǎn)，但是受技術(shù)條件的限制，沸點(diǎn)太高的物質(zhì)或熱穩(wěn)定性差的物質(zhì)都難于應(yīng)用氣相色譜法進(jìn)行分析。而高效液相色譜法，只要求試樣能制成溶液，而不需要?dú)饣?，因此不受試樣揮發(fā)性的限制。對(duì)于高沸點(diǎn)、熱穩(wěn)定性差、相對(duì)分子量大（大于400以上）的有機(jī)物（這些物質(zhì)幾乎占有機(jī)物總數(shù)的75%～80%）原則上都可應(yīng)用高效液相色譜法來(lái)進(jìn)行分離、分析。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在已知化合物中，能用氣相色譜分析的約占20%，而能用液相色譜分析的約占70～80%。

根據(jù)分離機(jī)制的不同，高效液相色譜法可分為下述幾種主要類型

液—液分配色譜法及化學(xué)鍵合相色譜流動(dòng)相和固定相都是液體。流動(dòng)相與固定相之間應(yīng)互不相溶（極性不同，避免固定液流失），有一個(gè)明顯的分界面。當(dāng)試樣進(jìn)入色譜柱，溶質(zhì)在兩相間進(jìn)行分配。

a.正相液—液分配色譜法:流動(dòng)相的極性小于固定液的極性。

b.反相液—液分配色譜法:流動(dòng)相的極性大于固定液的極性。

液—液分配色譜法的缺點(diǎn)：盡管流動(dòng)相與固定相的極性要求完全不同，但固定液在流動(dòng)相中仍有微量溶解；流動(dòng)相通過(guò)色譜柱時(shí)的機(jī)械沖擊力，會(huì)造成固定液流失。上世紀(jì)70年代末發(fā)展的化學(xué)鍵合固定相（見(jiàn)后），可克服上述缺點(diǎn)，應(yīng)用很廣泛（70~80%）。

液—固色譜法流動(dòng)相為液體，固定相為吸附劑（如硅膠、氧化鋁等）。這是根據(jù)物質(zhì)吸附作用的不同來(lái)進(jìn)行分離的。其作用機(jī)制是：當(dāng)試樣進(jìn)入色譜柱時(shí)，溶質(zhì)分子(X)和溶劑分子(S)對(duì)吸附劑表面活性中心發(fā)生競(jìng)爭(zhēng)吸附（未進(jìn)樣時(shí)，所有的吸附劑活性中心吸附的是S），可表示如下：

Xm+nSa======Xa+nSm

式中：Xm--流動(dòng)相中的溶質(zhì)分子；

Sa--固定相中的溶劑分子；

Xa--固定相中的溶質(zhì)分子；

Sm--流動(dòng)相中的溶劑分子。

當(dāng)吸附競(jìng)爭(zhēng)反應(yīng)達(dá)平衡時(shí)：

K=[Xa][Sm]/[Xm][Sa]

式中：K為吸附平衡常數(shù)。[討論：K越大，保留值越大。]

離子交換色譜法IEC是以離子交換劑作為固定相。IEC是基于離子交換樹(shù)脂上可電離的離子與流動(dòng)相中具有相同電荷的溶質(zhì)離子進(jìn)行可逆交換，依據(jù)這些離子以交換劑具有不同的親和力而將它們分離。

以陰離子交換劑為例，其交換過(guò)程可表示如下：

X-(溶劑中)+(樹(shù)脂-R4N+Cl-)===(樹(shù)脂-R4N+X-)+Cl-(溶劑中)

當(dāng)交換達(dá)平衡時(shí)：

KX=[-R4N+X-][Cl-]/[-R4N+Cl-][X-]

分配系數(shù)為：

DX=[-R4N+X-]/[X-]=KX[-R4N+Cl-]/[Cl-]

[討論：DX與保留值的關(guān)系]

凡是在溶劑中能夠電離的物質(zhì)通常都可以用離子交換色譜法來(lái)進(jìn)行分離。

離子對(duì)色譜法離子對(duì)色譜法是將一種(或多種)與溶質(zhì)分子電荷相反的離子(稱為對(duì)離子或反離子)加到流動(dòng)相或固定相中，使其與溶質(zhì)離子結(jié)合形成疏水型離子對(duì)化合物，從而控制溶質(zhì)離子的保留行為。其原理可用下式表示：

X+水相+Y-水相===X+Y-有機(jī)相

式中：X+水相--流動(dòng)相中待分離的有機(jī)離子（也可是陽(yáng)離子）；

Y-水相--流動(dòng)相中帶相反電荷的離子對(duì)（如氫氧化四丁基銨、氫氧化十六烷基三甲銨等）；

X+Y---形成的離子對(duì)化合物。

當(dāng)達(dá)平衡時(shí)：

KXY=[X+Y-]有機(jī)相/[X+]水相[Y-]水相

根據(jù)定義，分配系數(shù)為：

DX=[X+Y-]有機(jī)相/[X+]水相=KXY[Y-]水相

[討論：DX與保留值的關(guān)系]

離子對(duì)色譜法(特別是反相)發(fā)解決了以往難以分離的混合物的分離問(wèn)題，諸如酸、堿和離子、非離子混合物，特別是一些生化試樣如核酸、核苷、生物堿以及藥物等分離。

離子色譜法用離子交換樹(shù)脂為固定相，電解質(zhì)溶液為流動(dòng)相。以電導(dǎo)檢測(cè)器為通用檢測(cè)器，為消除流動(dòng)相中強(qiáng)電解質(zhì)背景離子對(duì)電導(dǎo)檢測(cè)器的干擾，設(shè)置了抑制柱。試樣組分在分離柱和抑制柱上的反應(yīng)原理與離子交換色譜法相同。

以陰離子交換樹(shù)脂（R-OH）作固定相，分離陰離子（如Br-）為例。當(dāng)待測(cè)陰離子Br-隨流動(dòng)相（NaOH）進(jìn)入色譜柱時(shí)，發(fā)生如下交換反應(yīng)（洗脫反應(yīng)為交換反應(yīng)的逆過(guò)程）：

抑制柱上發(fā)生的反應(yīng)：

R-H++Na+OH-===R-Na++H2O

R-H++Na+Br-===R-Na++H+Br-

可見(jiàn)，通過(guò)抑制柱將洗脫液轉(zhuǎn)變成了電導(dǎo)值很小的水，消除了本底電導(dǎo)的影響；試樣陰離子Br-則被轉(zhuǎn)化成了相應(yīng)的酸H+Br-，可用電導(dǎo)法靈敏的檢測(cè)。

離子色譜法是溶液中陰離子分析的最佳方法。也可用于陽(yáng)離子分析。

空間排阻色譜法空間排阻色譜法以凝膠(gel)為固定相，它類似于分子篩的作用，但凝膠的孔徑比分子篩要大得多，一般為數(shù)納米到數(shù)百納米。溶質(zhì)在兩相之間不是靠其相互作用力的不同來(lái)進(jìn)行分離，而是按分子大小進(jìn)行分離。分離只與凝膠的孔徑分布和溶質(zhì)的流動(dòng)力學(xué)體積或分子大小有關(guān)。試樣進(jìn)入色譜柱后，隨流動(dòng)相在凝膠外部間隙以及孔穴旁流過(guò)。在試樣中一些太大的分子不能進(jìn)入膠孔而受到排阻，因此就直接通過(guò)柱子，首先在色譜圖上出現(xiàn)，一些很小的分子可以進(jìn)入所有膠孔并滲透到顆粒中，這些組分在柱上的保留值最大，在色譜圖上最后出現(xiàn)。